送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法
【課題】特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおいて、暗号鍵を少ないリソースで、かつセキュアに共有することができる送信端末を提供すること。
【解決手段】送信端末４００は、マスク値ブロックを連結したランダムブロックを生成するランダムブロック生成部４１０と、受信端末のＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果に、所定の鍵埋め込みルールに従って暗号鍵を埋め込んで、問合せＩＤを生成する問合せＩＤ生成部４２０と、問合せＩＤを受信端末を含む複数の装置へ送信する送信部４３０とを有する。鍵埋め込みルールは、予め定められた、暗号鍵のビット位置と排他的論理和結果を分割したブロックの位置との間のブロック位置対応関係、および、暗号鍵のビット値とブロック内のビット位置との間のビット位置対応関係において、暗号鍵の各ビット値に対応する、ビット位置の値を反転させる規則である。
【解決手段】送信端末４００は、マスク値ブロックを連結したランダムブロックを生成するランダムブロック生成部４１０と、受信端末のＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果に、所定の鍵埋め込みルールに従って暗号鍵を埋め込んで、問合せＩＤを生成する問合せＩＤ生成部４２０と、問合せＩＤを受信端末を含む複数の装置へ送信する送信部４３０とを有する。鍵埋め込みルールは、予め定められた、暗号鍵のビット位置と排他的論理和結果を分割したブロックの位置との間のブロック位置対応関係、および、暗号鍵のビット値とブロック内のビット位置との間のビット位置対応関係において、暗号鍵の各ビット値に対応する、ビット位置の値を反転させる規則である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおける、送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定多数の端末と、各端末との間で通信を行う装置とにより構成されるネットワークシステムは、数多く存在している。膨大な数のセンサと、各センサからデータを収集するデータ収集装置とを配置したセンサネットワークは、その一例である。
【０００３】
このようなネットワークシステムは、一般的に、次の２つの要件が求められる。１つ目は、秘匿な（セキュアな）通信を行えることである。２つ目は、秘匿な通信を行うための鍵共有方式や暗号化方式が、軽量であることである。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に記載の技術（以下「従来技術」という）がある。従来技術は、端末のＩＤを構成するビット列を所定のビットサイズで複数のブロックに分割し、各ブロックが取り得る値の全てに対して、１対１に、暗号鍵の部品を割り当てておく。また、従来技術は、この各ブロックが取り得る値と暗号鍵の部品との対応関係を、暗号鍵を共有する端末間で事前に共有しておく。そして、従来技術は、この対応関係に基づいて、各端末内で、ＩＤから暗号鍵を復元し、暗号化処理を行う。すなわち、従来技術は、端末の識別情報と暗号鍵との関係を階層化する。これにより、従来技術は、暗号鍵を直接に送受信することなく、かつ、ＩＤの指定のみによって、特定多数の装置間で暗号鍵を共有することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２４８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、複数の受信端末のうちの１つでも、端末ＩＤとその暗号鍵との組が漏洩すると、他の受信端末の暗号鍵が推測され易くなる。これは、分割したＩＤと暗号鍵の部品が１対１の関係にあること、および、端末ＩＤと暗号鍵の関係は常に固定であること、に起因する。すなわち、従来技術は、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおいて、暗号鍵を少ないリソースで、かつセキュアに（軽量かつ秘匿化された状態で）共有することが難しいという課題を有する。
【０００７】
本発明の目的は、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおいて、暗号鍵を少ないリソースで、かつセキュアに共有することができる送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の送信端末は、暗号鍵の送信を行う送信端末であって、マスク値ブロックをランダムに選択して連結したランダムブロックを生成するランダムブロック生成部と、前記暗号鍵を共有すべき受信端末のＩＤと前記ランダムブロックとの排他的論理和結果に対して、所定の鍵埋め込みルールに従って前記暗号鍵を埋め込んで得られるビット列を、問合せＩＤとして生成する問合せＩＤ生成部と、前記問合せＩＤを、前記受信端末を含む複数の装置に対して送信する送信部とを有し、前記所定の鍵埋め込みルールは、予め定められた、前記暗号鍵のビット位置と前記排他的論理和結果を分割したブロックの位置との間のブロック位置対応関係、および、前記暗号鍵のビット値と前記ブロック内のビット位置との間のビット位置対応関係において、前記暗号鍵の各ビット値に対応する、ビット位置の値を反転させる規則である。
【０００９】
本発明の受信端末は、暗号鍵の受信を行う受信端末であって、前記受信端末に割り当てられた端末ＩＤを保持する端末ＩＤ保持部と、自端末を宛先に含む情報を受信する受信部と、前記受信部を介して、上述の送信端末から、前記問合せＩＤを受信する問合せＩＤ解析部と、前記問合せＩＤと前記端末ＩＤとの排他的論理和結果から、所定の鍵抽出ルールに従って前記暗号鍵の抽出を行う暗号鍵抽出部とを有し、前記端末ＩＤは、前記受信端末が属するグループのグループＩＤとの排他的論理和結果が前記マスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列であり、前記所定の鍵抽出ルールは、前記問合せＩＤと前記端末ＩＤとの排他的論理和結果に対して、前記ブロック位置対応関係および前記ビット位置対応関係を適用したときに基の暗号鍵として得られるビット列を、前記暗号鍵として取得する規則である。なお、前記問合せＩＤの基となる前記ＩＤは、前記グループＩＤであって、他のグループのグループＩＤとの排他的論理和結果が反転値ブロックのみの連結から成らないようなビット列である。また、前記送信端末の前記送信部は、前記問合せＩＤを、前記受信端末が属するグループの装置および前記他のグループの装置に対して送信する。
【００１０】
本発明のＩＤ発番装置は、上記送信端末から前記問合せＩＤを受信する受信端末に対して端末ＩＤの発番を行うＩＤ発番装置であって、割り当て済みの端末ＩＤを管理するＩＤ管理部と、所定の発番ルールに従って、グループＩＤを選択するグループＩＤ選択部と、前記所定の発番ルールに従って、前記グループＩＤに属する端末ＩＤを生成する端末ＩＤ生成部と、割り当て済みの端末ＩＤと重複しないように、前記受信端末に対して前記端末ＩＤを割り当てるＩＤ登録部とを有し、前記所定の発番ルールは、他のグループＩＤとの排他的論理和結果が反転値ブロックのみの連結から成らないようなビット列であるグループＩＤを選択し、選択されたグループＩＤとの排他的論理和結果がマスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列を、端末ＩＤとして生成する規則である。
【００１１】
本発明の鍵送信方法は、暗号鍵の送信を行う送信端末における鍵送信方法であって、マスク値ブロックをランダムに選択して連結した、ランダムブロックを生成するステップと、前記暗号鍵を共有すべき受信端末のＩＤと前記ランダムブロックとの排他的論理和結果に対して、前所定の鍵埋め込みルールに従って前記暗号鍵を埋め込んで得られるビット列を、問合せＩＤとして生成するステップと、前記問合せＩＤを、前記受信端末を含む複数の受信端末に対して送信するステップとを有し、前記所定の鍵埋め込みルールは、予め定められた、前記暗号鍵のビット位置と前記排他的論理和結果を分割したブロックの位置との間のブロック位置対応関係、および、前記暗号鍵のビット値と前記ブロック内のビット位置との間のビット位置対応関係において、前記暗号鍵の各ビット値に対応する、ビット位置の値を反転させる規則である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおいて、暗号鍵を少ないリソースで、かつセキュアに共有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る送信端末、受信端末、およびＩＤ発番装置を含む通信システムの構成を示すシステム構成図
【図２】本発明の実施の形態１に係るＩＤ発番装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における発番ルールの一例を説明するための図
【図４】本発明の実施の形態１に係る送信端末の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における鍵埋め込みルールの一例を説明するための図
【図６】本発明の実施の形態１に係る受信端末の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態１における鍵抽出ルールの一例を説明するための図
【図８】本発明の実施の形態１に係るＩＤ発番装置の動作の一例を示すフローチャート
【図９】本発明の実施の形態１に係る送信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態１に係る受信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図１１】本発明の実施の形態２に係る送信端末の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態２における下りメッセージの構成の一例を示す図
【図１３】本発明の実施の形態２における上りメッセージの構成の一例を示す図
【図１４】本発明の実施の形態２に係る受信端末の構成を示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態２に係る送信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図１６】本発明の実施の形態２に係る受信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図１７】本発明の実施の形態３に係る送信端末の構成を示すブロック図
【図１８】本発明の実施の形態３における下りメッセージの構成の一例を示す図
【図１９】本発明の実施の形態３に係る受信端末の構成を示すブロック図
【図２０】本発明の実施の形態３に係る送信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図２１】本発明の実施の形態３に係る受信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図２２】本発明の実施の形態４に係る送信端末の構成を示すブロック図
【図２３】本発明の実施の形態４に係る受信端末の構成を示すブロック図
【図２４】本発明の実施の形態４に係る受信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図２５】本発明の実施の形態４に係る送信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図２６】本発明の実施の形態５に係る送信端末の構成を示すブロック図
【図２７】本発明の実施の形態５におけるＩＤ変換テーブルの構成の一例を示す図
【図２８】本発明の実施の形態５に係る受信端末の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施の形態１では、送信端末と受信端末との間で、暗号鍵の共有をセキュアに行う例について説明する。
本発明の実施の形態２では、共有された暗号鍵を用いて、送信端末からグループ単位で各受信端末が保持する端末データの収集を行う例について説明する。
本発明の実施の形態３では、共有された暗号鍵を用いて、送信端末から受信端末単位でデータ収集を行う例について説明する。
本発明の実施の形態４では、送信端末が、グループ単位で、受信端末に対して一斉に自己のグループＩＤおよび端末ＩＤを生成させる例について説明する。
本発明の実施の形態５では、受信端末の位置など、暗号鍵を共有すべき受信端末（通信データを送信すべき受信端末）の条件に基づいて、宛先端末を決定する例について説明する。
【００１５】
各実施の形態の説明に先立って、各実施の形態において用いる用語について説明する。
「所定のビットサイズ」は、暗号鍵の１ビットの情報を埋め込む対象となるデータのサイズであって、３以上の固定値である。
「反転値ブロック対」は、互いに反転の関係にある所定のビットサイズのブロックで構成される。
「反転値ブロック」は、反転値ブロック対に属する所定のビットサイズのブロックである。
「反転値ブロックの連結」は、同一の反転値ブロック対に属する反転値ブロックにより構成されたブロックである。
「マスク値ブロック対」は、反転値ブロック対のうち、全てのビット値が０であるブロックと、全てのビット値が１であるブロックとから成るブロック対（反転値ブロック対の一部）である。
「マスク値ブロック」は、マスク値ブロック対に属するブロックである。
なお、各実施の形態において、所定のビットサイズは、最小値の３として説明する。したがって、反転値ブロック対は、例えば、｛０００，１１１｝や、｛０１１，１００｝となり、マスク値ブロック対は、｛０００，１１１｝となる。また、暗号鍵の共有に用いられる各装置のＩＤのビットサイズは、９として説明する。
「送信端末」は、暗号鍵の送信を行う端末である。
「受信端末」は、暗号鍵の受信を行う端末である。
「下りメッセージ」は、送信端末から受信端末へと送信されるメッセージである。
「上りメッセージ」は、受信端末から送信端末へと送信されるメッセージである。
【００１６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１は、送信端末と受信端末との間で、暗号鍵の共有をセキュアに行う例である。
【００１７】
まず、本実施の形態に係る送信端末、受信端末、およびＩＤ発番装置を含む通信システムの構成について説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る送信端末、受信端末、およびＩＤ発番装置を含む通信システムの構成を示すシステム構成図である。
【００１９】
図１において、通信システム１００は、インターネット等の通信ネットワーク２００にそれぞれ有線または無線により接続された、ＩＤ発番装置３００、送信端末４００、および第１〜第Ｎの受信端末５００−１〜５００−Ｎを有する。第１〜第Ｎの受信端末５００−１〜５００−Ｎは同一の構成を有するため、以下、適宜、「受信端末５００」としてまとめて説明する。
【００２０】
通信システム１００は、例えば、上述の、膨大な数のセンサと、各センサからデータを収集するデータ収集装置とを配置したセンサネットワークシステムである。この場合、受信端末５００は、通信機能を有するセンサであり、送信端末４００は、センサからデータを収集するデータ収集装置である。
【００２１】
ＩＤ発番装置３００は、通信ネットワーク２００を介して、各受信端末５００（送信端末４００を含めてもよい）に対するＩＤの発番を行う。但し、ＩＤ発番装置３００は、後述の所定の発番ルール（以下、単に「発番ルール」という）に従ってＩＤの発番を行うことにより、秘匿化された状態での暗号鍵の共有を可能にする。
【００２２】
なお、受信端末５００のＩＤとは、受信端末５００の識別子である端末ＩＤである。但し、後述するが、この端末ＩＤには、受信端末５００が属するグループに関する情報（以降、グループＩＤと記載）を端末ＩＤに含む。よって本実施の形態においは、ＩＤ発番装置３００は、受信端末５００のＩＤとして、端末ＩＤを発番するが、この端末ＩＤには、端末ＩＤが割り当てられた受信端末５００が属するグループのグループＩＤを一意に示すこととなる。したがって、本実施の形態において、端末ＩＤの発番とは、端末ＩＤの受信端末５００への割り当ておよび通知と同時に、端末ＩＤが属するグループＩＤの受信端末５００への割り当ておよび通知を意味する。
【００２３】
送信端末４００は、通信ネットワーク２００を介して、暗号鍵を共有すべき各受信端末５００（以下、適宜「宛先端末」という）に対して暗号鍵の送信を行う。但し、送信端末４００は、後述の所定の鍵埋め込みルールに従って、宛先端末のＩＤが含まれるビット列に暗号鍵を重畳することにより、宛先端末のＩＤおよび暗号鍵が秘匿化された状態で、暗号鍵の送信を行う。
【００２４】
なお、ＩＤ発番装置３００および送信端末４００は、ネットワークアドレスなど、端末ＩＤおよびグループＩＤとは別の識別情報により、各受信端末５００を識別して個別に通信を行えるものとする。
【００２５】
受信端末５００は、通信ネットワーク２００を介して、送信端末４００から送信された暗号鍵の受信を行う。但し、受信端末５００は、後述の所定の鍵抽出ルールに従って暗号鍵の受信を行うことにより、秘匿化された状態で、暗号鍵の受信および抽出を行う。
【００２６】
このような通信システム１００は、送信端末４００と各受信端末５００との間で、少ないリソースで、かつセキュアに、暗号鍵を共有することができる。
【００２７】
以上で、本実施の形態に係る通信システムの構成についての説明を終える。
【００２８】
なお、送信端末４００および受信端末５００は、同一の構成を有する装置であってもよい。すなわち、通信システム１００に配置される複数の通信端末が、送信端末４００の構成および受信端末５００の構成の両方を備えていてもよい。更に、送信端末４００および受信端末５００の一方または両方を備えた通信端末が、ＩＤ発番装置３００の機能を有してもよい。
【００２９】
次に、各装置の構成について説明する。ＩＤ発番装置３００、送信端末４００、および受信端末５００は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、およびＲＡＭ（random access memory）等の記憶媒体等を含むコンピュータである。この場合、各装置は、記憶する制御プログラムをＣＰＵが実行することによって動作し、以下に説明する各機能部を実現する。
【００３０】
図２は、ＩＤ発番装置３００の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図２において、ＩＤ発番装置３００は、ＩＤ管理部３１０、グループＩＤ選択部３２０、端末ＩＤ生成部３３０、およびＩＤ登録部３４０を有する。なお、ＩＤ発番装置３００は、液晶ディスプレイおよびキースイッチなどのユーザインタフェース（ＵＩ、図示せず）を有する。
【００３２】
ＩＤ管理部３１０は、割り当て済みの端末ＩＤ（グループＩＤ）を管理する。
【００３３】
具体的には、例えば、ＩＤ管理部３１０は、発番ルールに従って作成されたグループＩＤのリストと、グループＩＤごとの端末ＩＤのリストと、割り当て済みの端末ＩＤのリストとを格納する。そして、ＩＤ管理部３１０は、他の機能部からの問合せに応じて、グループＩＤのリストや、問合せられた端末ＩＤが割り当て可能であるか否か（割り当て済みか否か）についての回答など、必要な情報を返す。
【００３４】
グループＩＤ選択部３２０は、各受信端末５００に対して、発番ルールに従って、グループＩＤを選択する。
【００３５】
具体的には、例えば、グループＩＤ選択部３２０は、ユーザインタフェースを用いて、上述のグループＩＤのリストをユーザに提示し、グループＩＤの選択を受け付ける。そして、グループＩＤ選択部３２０は、端末ＩＤ生成部３３０に対して、ユーザにより選択されたグループＩＤを出力し、端末ＩＤの生成を指示する。
【００３６】
端末ＩＤ生成部３３０は、受信端末５００に対して、発番ルールに従って、グループＩＤに属する端末ＩＤを生成する。
【００３７】
具体的には、例えば、端末ＩＤ生成部３３０は、グループＩＤ選択部３２０からの指示を受けて、入力されたグループＩＤに属する端末ＩＤを生成する。そして、端末ＩＤ生成部３３０は、ＩＤ登録部３４０に対して、生成した端末ＩＤを出力し、端末ＩＤの重複確認および登録を指示する。
【００３８】
ＩＤ登録部３４０は、割り当て済みの端末ＩＤと重複しないように、受信端末５００に対して端末ＩＤを割り当てる。
【００３９】
具体的には、例えば、ＩＤ登録部３４０は、通信ネットワーク２００に接続する通信インタフェース（図示せず）を有する。ＩＤ登録部３４０は、端末ＩＤ生成部３３０あるいはＩＤ登録部３４０からの指示を受けて、端末ＩＤが割り当て可能か否かをＩＤ管理部３１０に問い合わせる。そして、ＩＤ登録部３４０は、割り当て可能である場合、対応する受信端末５００へ送信し、ＩＤ管理部３１０に割り当て済みの端末ＩＤとして登録する。また、ＩＤ登録部３４０は、割り当て不可能である場合、端末ＩＤ生成部３３０に対して、別の端末ＩＤの生成を指示する。
【００４０】
なお、ＩＤ登録部３４０は、ユーザインタフェースを用いて、登録結果をユーザに提示してもよい。また、端末ＩＤ生成部３３０は、逐次端末ＩＤを生成するのではなく、既に用意された端末ＩＤの中から端末ＩＤを選択し、選択した端末ＩＤを出力してもよい。この場合、端末ＩＤ生成部３３０は、例えば、ＩＤ管理部３１０から割り当て可能な端末ＩＤの一覧を取得してユーザに提示して、端末ＩＤの選択を受け付ける。なお、この場合、ＩＤ登録部３４０は、割り当て可能か否かの問い合わせを行わなくてもよい。
【００４１】
図３は、上述の発番ルールの一例を説明するための図である。
【００４２】
ＩＤ管理部３１０は、例えば、図３に示すグループＩＤのリスト６１１を格納する。リスト６１１に含まれるグループＩＤは、いずれのグループＩＤのペアの間で排他的論理和を行っても、その結果が、反転値ブロックのみの連結から構成されないようになっている。反転値ブロックとは、上述の通り、互いに反転の関係にある対のブロックで構成される反転値ブロック対に含まれるブロックである。
【００４３】
例えば、図３に示すように、グループＩＤのリスト６１１は、「０００００００００」というグループＩＤと、「００００００００１」というグループＩＤとを記述する。これらの排他的論理和結果を、３桁ずつのブロックに分離して表示する（以下、各ビット列を、同様に３桁ずつ分離して記載する）と、「０００ ０００ ００１」となる。
【００４４】
すなわち、このグループＩＤの排他的論理和結果は、例えば、１つ目のブロック「０００」と３つ目のブロック「００１」とが互いに反転の関係となっておらず、反転値ブロックのみの連結から成っていない。
【００４５】
なお、仮に、本実施の形態の発番ルールに従わずに、例えば「０００００００００」というグループＩＤと「０００１１１０００」というグループＩＤ（図示せず）とが発番されたとする。この場合、これらの排他的論理和結果は、３桁ずつのブロックに分離して表示すると、「０００ １１１ ０００」となる。このグループＩＤの排他的論理和結果は、１つ目のブロック「０００」と２つ目のブロック「１１１」と３つ目のブロック「０００」はすべて互いに反転の関係となっている。すなわち、本実施の形態の発番ルールに従わないグループＩＤ同士の排他的論理和結果は、反転値ブロックのみの連結となる。本実施の形態の発番ルールに従って発番されたグループＩＤは、このような関係にはならない。
【００４６】
発番ルールは、例えば、リスト６１１からグループＩＤを選択することを規定する。すなわち、発番ルールは、他のグループＩＤとの排他的論理和結果が、反転値ブロックのみの連結から成らないようなビット列であるグループＩＤを選択する規則を含む。また、発番ルールは、選択されたグループＩＤとの排他的論理和結果が、マスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列を、端末ＩＤとして生成する規則を含む。
【００４７】
このような発番ルールに沿って端末ＩＤを生成するため、図３に示すように、例えば、端末ＩＤ生成部３３０は、以下のような演算を行う。
【００４８】
まず、端末ＩＤ生成部３３０は、「１１０ １００ １００」というグループＩＤ６１２に対して、｛０００，１１１｝というマスク値ブロック対６１３を用いて、「１１１ ０００ １１１」というランダムブロック６１４を生成する。ランダムブロック６１４は、マスク値ブロック対（「０００」および「１１１」）に属するマスク値ブロックをランダムに選択して連結したものである。そして、端末ＩＤ生成部３３０は、グループＩＤ６１２とランダムブロック６１４との排他的論理和をとり、「００１ １００ ０１１」という端末ＩＤ６１５を生成する。
【００４９】
ランダムブロックは、３つのブロックの組み合わせであるため、８パターンのビット列を取り得る。なお、端末ＩＤ生成部３３０は、端末ＩＤが属するグループＩＤと一致するビット列は、端末ＩＤに割り当てないようにしても良い。この場合、端末ＩＤのリスト６１６に示すように、１つのグループＩＤに対して、グループＩＤと一致する１パターンを除いた、７パターンの端末ＩＤが生成され得る。
【００５０】
このようにして選択されるグループＩＤおよび生成される端末ＩＤは、上述の発番ルールを満たす。すなわち、各端末ＩＤは、その端末ＩＤが属するグループＩＤ（グループ内の他の端末ＩＤも）との排他的論理和結果が、マスク値ブロックしか含まなくなるという特徴を有する。そして、各端末ＩＤは、他のグループＩＤ（他のグループの端末ＩＤも）との排他的論理和をとったとき、マスク値ブロック以外のブロックを含むことになるという特徴を有する。
【００５１】
このようなＩＤ発番装置３００は、送信端末４００と各受信端末５００との間で、秘匿化された状態での暗号鍵の共有を可能にするような、端末ＩＤ（グループＩＤ）の発番を行うことができる。
【００５２】
図４は、送信端末４００の構成を示すブロック図である。
【００５３】
図４において、送信端末４００は、ランダムブロック生成部４１０、問合せＩＤ生成部４２０、および送信部４３０を有する。
【００５４】
ランダムブロック生成部４１０は、マスク値ブロックをランダムに選択して連結したランダムブロックを生成する。
【００５５】
具体的には、例えば、ランダムブロック生成部４１０は、問合せＩＤ生成部４２０からの要求を受けて、新たなランダムブロックを生成する。そして、ランダムブロック生成部４１０は、生成したランダムブロックを、問合せＩＤ生成部４２０へ出力する。
【００５６】
問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵を共有すべき受信端末５００（以下、適宜「宛先端末」という）のＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果に対して、所定の鍵埋め込みルール（以下単に「鍵埋め込みルール」という）に従って暗号鍵を埋め込んで得られるビット列を、問合せＩＤとして生成する。
【００５７】
具体的には、例えば、問合せＩＤ生成部４２０は、自己または他の機能部（図示せず）が保持または生成した暗号鍵を取得する。また、問合せＩＤ生成部４２０は、ユーザ操作や他の装置からの指示により、宛先端末のＩＤを取得する。なお、暗号鍵のビットサイズは、宛先端末のＩＤを構成するビット列を上述の所定のビットサイズで分割した際の分割数（本実施の形態では３）である。問合せＩＤ生成部４２０は、ランダムブロック生成部４１０からランダムブロックを取得する。そして、問合せＩＤ生成部４２０は、宛先端末のＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果に、鍵埋め込みルールに従って暗号鍵を埋め込み、問合せＩＤを生成する。そして、問合せＩＤ生成部４２０は、生成した問合せＩＤを、送信部４３０へ出力する。
【００５８】
本実施の形態において、問合せＩＤ生成部４２０は、グループＩＤを、問合せＩＤの生成に用いるものとする。すなわち、送信端末４００は、宛先端末として、特定のグループに属する全ての受信端末５００を指定する。
【００５９】
送信部４３０は、宛先端末を含む複数の装置に対して、下りメッセージを送信する。
【００６０】
具体的には、例えば、送信部４３０は、通信ネットワーク２００に接続する通信インタフェース（図示せず）を有する。送信部４３０は、問合せＩＤまたは問合せＩＤを付加した下りメッセージを、通信ネットワーク２００にブロードキャスト（同報送信）する。下りメッセージのどの領域に問合せＩＤが記述されるかは、予め定められているものとする。後述するが、各受信端末５００は、問合せＩＤが付加された下りメッセージが通信ネットワーク２００にブロードキャストされたとき、その下りメッセージを受信し、問合せＩＤを抽出する。したがって、送信部４３０は、上記ブロードキャストにより、問合せＩＤを、宛先端末を含む複数の装置に対して送信する。
【００６１】
図５は、上述の鍵埋め込みルールの一例を説明するための図である。
【００６２】
鍵埋め込みルールは、予め定められた、暗号鍵の各ビット値に対応する、各ブロックのビット位置の値を反転させる規則である。この規則は、ブロック位置対応関係およびビット位置対応関係（以下「位置対応関係」と総称する）に基づく。ブロック位置対応関係とは、暗号鍵のビット位置と、宛先端末のＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果を上述の所定のビットサイズ（本実施の形態では３）ずつ分割したブロックの位置との間の、対応関係である。また、ビット位置対応関係は、暗号鍵のビット値とブロック内のビット位置との間の対応関係である。
【００６３】
本実施の形態において、ブロック位置対応関係は、暗号鍵の前方からのビット順序が、上記排他的論理和結果を分割したブロックの前方からの順序と対応するような、対応関係とする。また、ビット位置対応関係は、暗号鍵のビット値「１」が、上記ブロック内の１ビット目に対応し、暗号鍵のビット値「０」が、上記ブロック内の２ビット目に対応するような、対応関係とする。
【００６４】
このような鍵埋め込みルールに沿って問合せＩＤを生成するため、図５に示すように、ランダムブロック生成部４１０および問合せＩＤ生成部４２０は、例えば、以下のような演算を行う。
【００６５】
ランダムブロック生成部４１０は、「０１０ １１１ １１０」というグループＩＤ６２１を取得したとする。この場合、ランダムブロック生成部４１０は、グループＩＤ６２１に対して、｛０００，１１１｝というマスク値ブロック対６２２を用いて、「０００ １１１ ０００」というランダムブロック６２３を生成する。この場合、問合せＩＤ生成部４２０は、「０１０ ０００ １１０」という、グループＩＤ６２１とランダムブロック６２３との排他的論理和結果６２４を算出する。
【００６６】
そして、問合せＩＤ生成部４２０は、「１ １ ０」という暗号鍵６２５を取得したとする。この場合、問合せＩＤ生成部４２０は、排他的論理和結果６２４に対して、反転ビット６２６を、１ブロック目から順に、「１ビット目、１ビット目、２ビット目」とする。すなわち、問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵のｍ番目のビット値が１である場合、排他的論理和結果のｍ番目のブロックの１番目のビット値を反転させる。また、問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵のｍ番目のビット値が０である場合、排他的論理和結果のｍ番目のブロックの２番目のビット値を反転させる。これにより、問合せＩＤ生成部４２０は、「１１０ １００ １００」という、暗号鍵６２５が埋め込まれた問合せＩＤ６２７を生成する。
【００６７】
このような送信端末４００は、宛先端末のＩＤおよび暗号鍵を秘匿化した状態で、宛先端末に対して暗号鍵を送信することができる。
【００６８】
図６は、受信端末５００の構成を示すブロック図である。
【００６９】
図６において、受信端末５００は、端末ＩＤ保持部５１０、受信部５２０、問合せＩＤ解析部５２５、および暗号鍵抽出部５３０を有する。
【００７０】
端末ＩＤ保持部５１０は、受信端末５００に割り当てられた端末ＩＤ（グループＩＤ）を保持する。
【００７１】
具体的には、例えば、端末ＩＤ保持部５１０は、後述の受信部５２０を介してＩＤ発番装置３００から自端末宛てに送信された端末ＩＤを取得し、これを保持する。また、端末ＩＤ保持部５１０は、問合せＩＤ解析部５２５からの要求に応じて、保持する端末ＩＤを問合せＩＤ解析部５２５へ出力する。
【００７２】
受信部５２０は、自端末を宛先に含む情報を受信する。
【００７３】
具体的には、例えば、受信部５２０は、通信ネットワーク２００に接続する通信インタフェース（図示せず）を有する。受信部５２０は、ＩＤ発番装置３００から自端末宛への割り当て対象となる端末ＩＤが送信されたとき、その端末ＩＤを受信し、端末ＩＤ保持部５１０へ出力する。また、受信部５２０は、送信端末４００から、問合せＩＤが付加された下りメッセージが通信ネットワーク２００にブロードキャストされたとき、その下りメッセージを受信し、問合せＩＤ解析部５２５へ出力する。
【００７４】
問合せＩＤ解析部５２５は、受信部５２０を介して、送信端末４００から、問合せＩＤを受信する。
【００７５】
具体的には、例えば、問合せＩＤ解析部５２５は、受信部５２０から入力された下りメッセージから、問合せＩＤを取得する。そして、問合せＩＤ解析部５２５は、端末ＩＤ保持部５１０から端末ＩＤ（グループＩＤ）を取得し、下りメッセージの問合せＩＤと端末ＩＤとに基づいて自端末が属するグループ（以下「自グループ」という）宛ての下りメッセージであるか否かを判断する。問合せＩＤ解析部５２５は、自グループ宛ての下りメッセージである場合には、問合せＩＤおよび端末ＩＤを、暗号鍵抽出部５３０へ出力する。
【００７６】
暗号鍵抽出部５３０は、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果から、所定の鍵抽出ルール（以下単に「鍵抽出ルール」という）に従って暗号鍵の抽出を行う。
【００７７】
具体的には、例えば、暗号鍵抽出部５３０は、抽出した暗号鍵を、受信した通信データの復号や送信端末４００へ送信する通信データの暗号化を行う機能部（図示せず）へ出力する。
【００７８】
図７は、上述の鍵抽出ルールの一例を説明するための図である。
【００７９】
鍵抽出ルールは、問合せＩＤと前記端末ＩＤとの排他的論理和結果に対して、上述のブロック位置対応関係およびビット位置対応関係（位置対応関係）を適用したときに基の暗号鍵として得られるビット列を、暗号鍵として取得する規則である。
【００８０】
このような鍵抽出ルールに沿って暗号鍵を抽出するため、図７に示すように、問合せＩＤ解析部５２５および暗号鍵抽出部５３０は、以下のような演算を行う。
【００８１】
まず、問合せＩＤ解析部５２５は、「１１０ １００ １００」という問合せＩＤ６３１を抽出し、「１０１ ０００ ００１」という端末ＩＤ６３２を取得したとする。この場合、問合せＩＤ解析部５２５は、「０１１ １００ １０１」という問合せＩＤ６３１と端末ＩＤ６３２との排他的論理和結果６３３を算出する。
【００８２】
問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和は、つまり、端末ＩＤが属するグループＩＤと、ランダムブロックと、端末ＩＤとの排他的論理和に、暗号鍵を埋め込んだビット列である。
【００８３】
一方で、端末ＩＤが属するグループＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果は、上述の通り、マスク値ブロックしか含まない。また、マスク値ブロックのみから成るビット列とマスク値ブロックのみから成るランダムブロックとの排他的論理和結果は、やはりマスク値ブロックしか含まない。
【００８４】
したがって、端末ＩＤが基のグループＩＤに属している場合、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果は、必ず、マスク値ブロックのみから成るビット列に暗号鍵が埋め込まれたビット列となる。
【００８５】
更に、暗号鍵の埋め込みは、上述の通り、各ブロックの１ビット目または２ビット目を反転させて行われる。したがって、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果は、マスク値ブロックの１ビット目または２ビット目を反転させた４種類のブロック「１００、０１０、０１１、１０１」しか含まなくなる。以降、この４種類のブロック「１００、０１０、０１１、１０１」は、「宛先値ブロック群」と記載する。
【００８６】
以下、マスク値ブロックの１ビット目または２ビット目を反転させたブロックは「宛先値ブロック」と記載する。宛先値ブロックは、つまり、上述のビット位置対応関係に従って暗号鍵のビット値をマスク値に埋め込んだ結果が、取り得る値である。
【００８７】
したがって、図７に示すように、問合せＩＤ解析部５２５は、問合せＩＤ６３１と端末ＩＤ６３２との排他的論理和結果６３３が、宛先値ブロック群６３４｛１００，０１０，０１１，１０１｝のみから成るか否かを判断する。そして、問合せＩＤ解析部５２５は、この判断をもって、問合せＩＤが自グループ宛てのものであるか否かを判断する。
【００８８】
図７に示す例では、排他的論理和結果６３３は宛先値ブロック群６３４｛１００，０１０，０１１，１０１｝のみから成る。したがって、問合せＩＤ解析部５２５は、問合せＩＤ６３１および端末ＩＤ６３２を、暗号鍵抽出部５３０へ出力する。
【００８９】
暗号鍵抽出部５３０は、排他的論理和結果６３３のブロックごとに、反転しているビット位置を判定し、反転ビット６３６を、１ブロック目から順に、「１ビット目、１ビット目、２ビット目」と判定する。そして、暗号鍵抽出部５３０は、上述の位置対応関係から、「１ １ ０」という暗号鍵６３７を抽出する。この暗号鍵６３７は、図５に示した、問合せＩＤに埋め込まれた暗号鍵６２５と同一である。
【００９０】
なお、先でも述べたように、端末ＩＤが基のグループＩＤに属していない場合、グループＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果は、必ずマスク値ブロック以外を含む。つまり、暗号鍵の抽出元となる問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果は、宛先値ブロック以外のブロックを含むことになる。加えて、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果には、宛先値ブロックに一致するブロックが偶然含まれる場合もある。したがって、宛先端末以外の装置は、各ブロックのどのビット位置が反転されているのかを判断することができず、問合せＩＤに埋め込まれた暗号鍵を正しく抽出することはできない。
【００９１】
また、問合せＩＤは、同一の宛先端末および暗号鍵であっても、ランダムブロックによりランダムに変化する。したがって、個々の問合せＩＤの宛先端末のグループＩＤおよび端末ＩＤを特定することは難しい。
【００９２】
したがって、第三者が、問い合わせＩＤから直接に暗号鍵を抽出したり、グループＩＤおよび端末ＩＤに基づいて問合せＩＤから暗号鍵を推定したりすることは、非常に困難である。
【００９３】
このような受信端末５００は、送信端末４００から自グループ宛ての問合せＩＤを受信し、受信した問合せＩＤから暗号鍵を正しく抽出することができる。
【００９４】
以上で、装置の構成についての説明を終える。
【００９５】
次に、各装置の動作について説明する。
【００９６】
図８は、ＩＤ発番装置３００の動作の一例を示すフローチャートである。
【００９７】
まず、ステップＳ１０１０において、グループＩＤ選択部３２０は、端末ＩＤの割り当てが必要か否かを判断する。端末ＩＤの割り当てが必要な場合とは、例えば、ユーザインタフェースを介してユーザからの指示があった場合、受信端末５００から要求があった場合、通信ネットワーク２００への新たな受信端末５００の接続が検出された場合である。グループＩＤ選択部３２０は、端末ＩＤの割り当てが必要ではない場合（Ｓ１０１０：ＮＯ）、ステップＳ１０２０へ進む。また、グループＩＤ選択部３２０は、端末ＩＤの割り当てが必要である場合（Ｓ１０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３０へ進む。
【００９８】
ステップＳ１０３０において、グループＩＤ選択部３２０は、端末ＩＤの割り当て対象となる受信端末５００に対して、グループＩＤを選択する。
【００９９】
そして、ステップＳ１０５０において、端末ＩＤ生成部３３０は、マスク値ブロックを用いて、ランダムブロックを生成する。
【０１００】
そして、ステップＳ１０６０において、端末ＩＤ生成部３３０は、グループＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果を、端末ＩＤとして生成する。
【０１０１】
そして、ステップＳ１０７０において、ＩＤ登録部３４０は、ＩＤ管理部３１０に問い合わせて、生成された端末ＩＤに、既に登録されている端末ＩＤとの重複があるか否かを判断する。ＩＤ登録部３４０は、ＩＤ端末の重複がある場合（Ｓ１０７０：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５０へ戻り、端末ＩＤ生成部３３０に他の端末ＩＤを生成させる。また、ＩＤ登録部３４０は、ＩＤ端末の重複がない場合（Ｓ１０７０：ＮＯ）、ステップＳ１０８０へ進む。
【０１０２】
ステップＳ１０８０において、ＩＤ登録部３４０は、割り当て対象となる受信端末５００へ送信し、端末ＩＤをＩＤ管理部３１０に登録して、当該受信端末５００に端末ＩＤを割り当てる。
【０１０３】
そして、ステップＳ１０２０において、グループＩＤ選択部３２０は、ユーザインタフェースを介したユーザ操作などにより、処理の終了を指示されたか否かを判断する。グループＩＤ選択部３２０は、処理の終了を指示されていない場合（Ｓ１０２０：ＮＯ）、ステップＳ１０１０へ戻る。また、グループＩＤ選択部３２０は、処理の終了を指示された場合（Ｓ１０２０：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【０１０４】
このような動作により、ＩＤ発番装置３００は、各受信端末５００に対して、重複しないように、秘匿化された状態での暗号鍵の共有を可能にするような端末ＩＤを発番することができる。
【０１０５】
なお、ＩＤ登録部３４０は、端末ＩＤを送信した受信端末５００から、端末ＩＤを受理したか否かを示す応答を受信し、受理された場合にのみ、端末ＩＤの登録を行うようにしてもよい。また、ＩＤ登録部３４０は、ユーザインタフェースを介して、登録の成否などの情報をユーザに提示し、もしくは、不受理の場合にはステップＳ１０５０へ戻って別の端末ＩＤが生成されるようにしてもよい。
【０１０６】
図９は、送信端末４００の動作の一例を示すフローチャートである。
【０１０７】
まず、ステップＳ２０１０において、問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵の送信が必要か否かを判断する。暗号鍵の送信が必要な場合とは、例えば、通信指示装置（図示せず）からグループＩＤと通信データを受け取って通信データの送信を指示された場合や、通信データの送信の対象となる新たなグループが発生した場合である。問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵の送信が必要ではない場合（Ｓ２０１０：ＮＯ）、ステップＳ２０２０へ進む。また、問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵の送信が必要である場合（Ｓ２０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４０へ進む。
【０１０８】
ステップＳ２０４０において、ランダムブロック生成部４１０は、マスク値ブロック対からマスク値ブロックをランダムに選択して、ランダムブロックを生成する。
【０１０９】
そして、ステップＳ２０５０において、問合せＩＤ生成部４２０は、グループＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果に、上述の鍵埋め込みルールで暗号鍵を埋め込んで、問合せＩＤを生成する。
【０１１０】
そして、ステップＳ２０６０において、送信部４３０は、問合せＩＤを、通信ネットワーク２００にブロードキャストすることにより、宛先端末へ送信する。
【０１１１】
そして、ステップＳ２０２０において、問合せＩＤ生成部４２０は、送信端末４００に備えられたユーザインタフェース（図示せず）を介したユーザ操作などにより、処理の終了を指示されたか否かを判断する。問合せＩＤ生成部４２０は、処理の終了を指示されていない場合（Ｓ２０２０：ＮＯ）、ステップＳ２０１０へ戻る。また、問合せＩＤ生成部４２０は、処理の終了を指示された場合（Ｓ２０２０：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【０１１２】
このような動作により、送信端末４００は、暗号鍵の送信が必要となるごとに、異なる問合せＩＤで暗号鍵を送信することができる。
【０１１３】
図１０は、受信端末５００の動作の一例を示すフローチャートである。
【０１１４】
なお、受信端末５００は、ＩＤ発番装置３００から既に端末ＩＤの割り当てを受け、これを保持しているものとする。また、受信端末５００は、ＩＤ発番装置３００から端末ＩＤを受信したときに、これを受理するか否かを示す応答を返信してもよい。
【０１１５】
まず、ステップＳ３０１０において、受信部５２０は、送信端末４００からブロードキャストされた下りメッセージを受信したか否かを判断する。受信部５２０は、下りメッセージを受信していない場合（Ｓ３０１０：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進む。また、受信部５２０は、下りメッセージを受信した場合（Ｓ３０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ３０３０へ進む。
【０１１６】
ステップＳ３０３０において、問合せＩＤ解析部５２５は、端末ＩＤ保持部５１０から自端末の端末ＩＤを取得し、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果を算出する。
【０１１７】
そして、ステップＳ３０４０において、問合せＩＤ解析部５２５は、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果を、上述の所定のビットサイズ（本実施の形態では３）ごとに分割し、ブロック化する。
【０１１８】
そして、ステップＳ３０５０において、問合せＩＤ解析部５２５は、排他的論理和結果が宛先値ブロック群｛１００，０１０，０１１，１０１｝の宛先値ブロックのみから成るか否かを判断する。具体的には、問合せＩＤ解析部５２５は、例えば、宛先値ブロック群を予め保持し、排他的論理和結果を分割した各ブロックを、各宛先値ブロックと比較する。問合せＩＤ解析部５２５は、排他的論理和結果が宛先値ブロックのみの連結から成らない場合（Ｓ３０５０：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進む。また、問合せＩＤ解析部５２５は、排他的論理和結果が宛先値ブロックのみの連結から成る場合（Ｓ３０５０：ＹＥＳ）、ステップＳ３０６０へ進む。
【０１１９】
ステップＳ３０６０において、暗号鍵抽出部５３０は、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果から、上述の鍵抽出ルールで、暗号鍵を抽出する。
【０１２０】
そして、ステップＳ３０２０において、問合せＩＤ解析部５２５は、ユーザインタフェースを介したユーザ操作などにより、処理の終了を指示されたか否かを判断する。問合せＩＤ解析部５２５は、処理の終了を指示されていない場合（Ｓ３０２０：ＮＯ）、ステップＳ３０１０へ戻る。また、問合せＩＤ解析部５２５は、処理の終了を指示された場合（Ｓ３０２０：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【０１２１】
このような動作により、受信端末５００は、送信端末４００から自グループ宛ての問合せＩＤが送信されるごとに、これを受信し、暗号鍵を正しく抽出することができる。
【０１２２】
以上のように、本実施の形態に係る通信システム１００は、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うことができる。また、通信システム１００は、ビット列間の排他的論理和の性質を利用して、端末ＩＤの発番、問合せＩＤの生成し、グループに属する受信端末のみが正しく暗号鍵の抽出が行えるようにするので、暗号鍵をセキュアに共有することができる。
【０１２３】
また、通信システム１００は、従来技術のようにグループＩＤと暗号鍵の間には関係性を持たない。言い換えると、通信システム１００は、例えグループＩＤと暗号鍵が漏洩した場合でも、その影響範囲を、同じグループに属する受信端末５００に止めることができる。また、通信システム１００は、通信の宛先となるグループＩＤを、従来技術のように平文で用いるのではなく、ランダムブロックでランダムに変換して通信で利用する。このため、通信システム１００は、個々の下りメッセージがどのグループ宛てであるかを、そのグループに属さない端末に対しては秘密にすることができる。これにより、通信を傍受し悪用を考える悪意の第三者は任意の通信を特定することができない。すなわち、通信システム１００は、従来技術に比べて、暗号鍵をよりセキュアに共有することができる。
【０１２４】
また、通信システム１００は、各受信端末５００の端末ＩＤやグループＩＤを秘匿化することができるため、第三者による通信のトレースを防止することができる。
【０１２５】
また、通信システム１００は、通信先の指定のために管理すべき項目がグループＩＤのみで良いため、送信端末４００のメモリ量を節約することができる。更に、通信システム１００は、グループＩＤと同一サイズのビット列に、グループＩＤと暗号鍵とを混ぜて埋め込んで送信することができるので、下りメッセージの長さを短縮することができる。すなわち、通信システム１００は、暗号鍵を少ないリソースで共有することができる。
【０１２６】
なお、通信システム１００は、ＩＤ発番装置３００を必ずしも有さなくてもよい。この場合、各受信端末５００に、例えば、製造時などに、上述の発番手法などを用いて発番された端末ＩＤを予め保持させればよい。
【０１２７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、共有された暗号鍵を用いて、送信端末から各受信端末が保持する端末データの収集をグループ単位で行う例である。本実施の形態に係る送信端末および受信端末は、実施の形態１の図１と同様の通信システムにおいて用いられるものである。
【０１２８】
また、本実施の形態において、各端末は、通信データの暗号化および復号に、共通の暗号化方式を用いるものとする。この暗号化方式は、例えば、ＡＥＳ暗号方式（Advanced Encryption Standard）や、ＤＥＳ暗号方式（Data Encryption Standard）を採用することができる。
【０１２９】
まず、本実施の形態に係る各装置の構成について説明する。
【０１３０】
図１１は、本実施の形態に係る送信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図４に対応するものである。図４と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０１３１】
図１１において、送信端末４００ａは、暗号鍵生成部４４０ａ、データ暗号化部４５０ａ、受信部４６０ａ、およびデータ復号部４７０ａを更に有する。
【０１３２】
本実施の形態において、送信端末４００ａは、通信指示装置７００ａから、指定したグループからデータを収集する旨の指示を受け付けるものとする。この指示の際、通信指示装置７００ａは、送信端末４００ａに対して、受信端末が保持する端末データの送信端末４００ａへの送信の指示（以下「上りデータ送信指示」という）を内容とする通信データとグループＩＤとを出力する。また、問合せＩＤ生成部４２０は、通信指示装置７００ａからグループＩＤを入力されるごとに、問合せＩＤを生成する必要があると判断し、暗号鍵生成部４４０ａに対して暗号鍵の生成を指示する。なお、通信指示装置７００ａは、送信端末４００ａと一体的に設けられた装置であってもよいし、送信端末４００ａとは別に設けられた装置であってもよい。
【０１３３】
暗号鍵生成部４４０ａは、ランダムなビット列を上述の暗号鍵として生成する。
【０１３４】
具体的には、例えば、暗号鍵生成部４４０ａは、問合せＩＤ生成部４２０からの要求を受けて、暗号鍵のビットサイズ（本実施の形態では３）の乱数を発生させて、暗号鍵を生成する。そして、暗号鍵生成部４４０ａは、生成した暗号鍵を、問合せＩＤ生成部４２０、データ暗号化部４５０ａ、およびデータ復号部４７０ａへ出力する。
【０１３５】
データ暗号化部４５０ａは、誤り検出符号が付加された通信データを、暗号鍵を用いて暗号化して、暗号化データを生成する。
【０１３６】
具体的には、例えば、データ暗号化部４５０ａは、通信指示装置７００ａから通信データを入力されるごとに、その通信データに対応して暗号鍵生成部４４０ａから入力された暗号鍵を用いて、通信データを暗号化する。このとき、データ暗号化部４５０ａは、通信データに、まず、チェックサムを算出し、これを通信データに付加する。そして、データ暗号化部４５０ａは、チェックサムが付加された通信データに対して、上述の共通の暗号化方式を用いて暗号化処理を行い、暗号化データＥＫを生成する。そして、データ暗号化部４５０ａは、生成した暗号化データを、送信部４３０へ出力する。
【０１３７】
チェックサムとは、誤り検出符号の一種であり、誤り検出の対象となるデータを数値とみなし、各ビットの和を計算した値である。すなわち、通信データの各ビットの和を、チェックサムと比較することにより、通信データに誤りがあるか否かを判断することができる。本実施の形態においては、チェックサムを付加することにより、暗号化データが正しく復号されたか否か、つまり、暗号鍵の共有が正しく行われたか否かを判断することが可能となる。
【０１３８】
送信部４３０は、問合せＩＤと暗号化データとを含む下りメッセージを生成し、複数の装置に対して送信する。
【０１３９】
具体的には、例えば、送信部４３０は、問合せＩＤと暗号化データＥＫとを含む下りメッセージを生成して、宛先端末へ送信する。
【０１４０】
図１２は、下りメッセージの構成の一例を示す図である。
【０１４１】
図１２に示すように、下りメッセージ８１０は、問合せＩＤ８１１および暗号化データ８１２（ＥＫ）を含む。問合せＩＤ８１１は、上述の通り、グループＩＤおよび暗号鍵を含む。また、暗号化データ８１２（ＥＫ）は、上述の通り、チェックサムが付加（結合）された通信データを含む。そして、暗号化データ８１２（ＥＫ）の生成に用いられた暗号鍵は、問合せＩＤ８１１に含まれている暗号鍵と同一である。下りメッセージ８１０から暗号鍵を抽出した受信端末は、例えば、その暗号鍵を用いて送信端末４００ａへ送信すべき通信データを暗号化し、上りメッセージに含めて送信端末４００ａへ送信する。
【０１４２】
図１１の受信部４６０ａは、受信端末５００ａ（図１４参照）から、通信データを暗号化した暗号化データを含む上りメッセージを受信する。
【０１４３】
具体的には、例えば、受信部４６０ａは、通信ネットワーク２００に接続する通信インタフェース（図示せず）を有する。受信部４６０ａは、受信端末から送信端末４００ａへと送信される上りメッセージを受信する。上りメッセージには、チェックサムが付加された送信元の端末ＩＤおよび通信データが、下りメッセージによって共有された暗号鍵を用いて暗号化され、暗号化データとして含まれている。そして、受信部４６０ａは、受信した上りメッセージに含まれる暗号化データを、データ復号部４７０ａへ出力する。
【０１４４】
図１３は、上りメッセージの構成の一例を示す図である。
【０１４５】
図１３に示すように、上りメッセージ８２０は、暗号化データ８２２（Ｅ'Ｋ）を含む。暗号化データ８２２（Ｅ'Ｋ）は、上述の通り、チェックサムが付加（結合）された、送信元（受信端末）の端末ＩＤおよび通信データを含む。そして、暗号化データ８２２（Ｅ'Ｋ）の生成に用いられた暗号鍵は、受信端末が下りメッセージによって受信した暗号鍵と同一である。
【０１４６】
データ復号部４７０ａは、上りメッセージに含まれる暗号化データを、暗号鍵を用いて復号する。
【０１４７】
具体的には、例えば、データ復号部４７０ａは、暗号鍵生成部４４０ａから入力された暗号鍵を用いて、受信部４６０ａから入力された暗号化データを復号する。次に、データ復号部４７０ａは、復号された送信元の端末ＩＤおよび通信データに対して、同様に復号されたチェックサムを用いて、誤り検出を行う。そして、データ復号部４７０ａは、誤りが検出されなかった場合、復号された端末ＩＤおよび通信データを、例えば通信指示装置７００ａへ出力する。
【０１４８】
このような送信端末４００ａは、指定されたグループに対して、下りメッセージにより、秘匿化された状態で上りデータ送信指示を送信し、受信した上りメッセージから、端末データを正しく抽出することができる。
【０１４９】
図１４は、本実施の形態に係る受信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図６に対応するものである。図６と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０１５０】
図１４に示すように、受信端末５００ａは、データ復号部５４０ａ、受信データ記録部５５０ａ、端末データ保持部５６０ａ、データ暗号化部５７０ａ、および送信部５８０ａを有する。
【０１５１】
本実施の形態において、問合せＩＤ解析部５２５は、受信した下りメッセージが自グループ宛てのものであるとき（つまり、図１０のＳ３０５０：ＹＥＳのとき）、これを受信し、下りメッセージに含まれる暗号化データを、データ復号部５４０ａへ出力する。暗号鍵抽出部５３０は、抽出した暗号鍵を、データ復号部５４０ａおよびデータ暗号化部５７０ａへ出力する。また、端末ＩＤ保持部５１０は、データ暗号化部５７０ａからの要求に応じて、保持する端末ＩＤを出力する。また、端末データ保持部５６０ａは、データ暗号化部５７０ａからの要求に応じて、端末データを出力する。
【０１５２】
データ復号部５４０ａは、下りメッセージに含まれる暗号化データを、暗号鍵を用いて復号する。
【０１５３】
具体的には、例えば、データ復号部５４０ａは、暗号鍵抽出部５３０から入力された暗号鍵を用いて、問合せＩＤ解析部５２５から入力された暗号化データを復号する。データ復号部５４０ａは、復号されたデータに対して、同様に復号されたチェックサムを用いて、誤り検出を行う。そして、データ復号部５４０ａは、誤りが検出されなかった場合、復号されたデータ（チェックサムは除いてもよい）を、受信データとして、受信データ記録部５５０ａへ出力する。
【０１５４】
受信データ記録部５５０ａは、復号されたデータを、受信データとして記録する。
【０１５５】
具体的には、例えば、受信データ記録部５５０ａは、データ復号部５４０ａから入力された受信データを、受信端末５００ａの内部のメモリなどに記録する。また、受信データ記録部５５０ａは、受信データの内容に応じて各種処理を行う。
【０１５６】
本実施の形態において、受信データ記録部５５０ａは、受信データの内容が上りデータ送信指示であった場合、これを検出するものとする。そして、この場合、受信データ記録部５５０ａは、データ暗号化部５７０ａに対して、端末データを取得し、これを通信データとして暗号化を行うことを指示するものとする。
【０１５７】
端末データ保持部５６０ａは、送信端末４００ａへの送信の対象と成り得るデータを含むデータを、端末データとして保持する。送信端末４００ａが上述のセンサである場合、端末データは、例えば、センサが取得した測定データである。そして、端末データ保持部５６０ａは、データ暗号化部５７０ａからの要求に応じて、端末データをデータ暗号化部５７０ａへ出力する。
【０１５８】
データ暗号化部５７０ａは、暗号鍵を用いて、通信データを暗号化して、暗号化データを生成する。
【０１５９】
具体的には、例えば、データ暗号化部５７０ａは、受信データ記録部５５０ａからの指示を受けて、端末ＩＤ保持部５１０から端末ＩＤを取得し、端末データ保持部５６０ａから端末データを通信データとして取得する。データ暗号化部５７０ａは、端末ＩＤと通信データとを連結したデータに対して、誤り検出符号を付加する。データ暗号化部５７０ａは、誤り検出符号を付加した通信データおよび端末送信データを、入力された暗号鍵を用いて暗号化して、暗号化データを生成する。そして、データ暗号化部５７０ａは、生成した暗号化データを、送信部５８０ａへ出力する。
【０１６０】
送信部５８０ａは、暗号化データを含む上りメッセージを生成し、送信端末４００ａに対して送信する。
【０１６１】
具体的には、例えば、送信部５８０ａは、通信ネットワーク２００に接続する通信インタフェース（図示せず）を有する。送信部５８０ａは、入力された暗号化データを含む上りメッセージ（図１３参照）を生成し、送信端末４００ａへ送信する。
【０１６２】
このような受信端末５００ａは、下りメッセージから、自グループ宛ての上りデータ送信指示を正しく抽出し、上りメッセージにより、秘匿化された状態で端末データを送信することができる。
【０１６３】
以上で、本実施の形態に係る各装置の構成についての説明を終える。
【０１６４】
次に、本実施の形態に係る各装置の動作について説明する。
【０１６５】
図１５は、送信端末４００ａの動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態１の図９に対応するものである。図９と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０１６６】
まず、ステップＳ２０１０ａにおいて、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ａは、グループを指定した上りデータ送信指示があるか否かを判断する。具体的には、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ａは、通信指示装置７００ａから、グループＩＤと上りデータ送信指示の通信データとの組を入力されたか否かを判断する。
【０１６７】
問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ａは、当該指示がない場合（Ｓ２０１０ａ：ＮＯ）、後述のステップＳ２０７０ａへ進む。また、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ａは、当該指示がある場合（Ｓ２０１０ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４０〜Ｓ２０５０を経て、ステップＳ２０５１ａへ進む。
【０１６８】
ステップＳ２０５１ａにおいて、暗号鍵生成部４４０ａは、ランダムなビット列を、暗号鍵として生成する。
【０１６９】
そして、ステップＳ２０５２ａにおいて、データ暗号化部４５０ａは、上りデータ送信指示の通信データ、およびチェックサムから、暗号鍵を用いて、暗号化データを生成する。具体的には、データ暗号化部４５０ａは、端末ＩＤと通信データとを連結したデータに対して、チェックサムを算出して付加する。そして、チェックサムが付加された端末ＩＤおよび通信データを、暗号鍵により暗号化する。
【０１７０】
そして、ステップＳ２０６０ａにおいて、送信部４３０は、問合せＩＤと暗号化データＥＫとを含む下りメッセージ（図１２参照）を、ブロードキャストにより、指定されたグループの受信端末５００ａへ送信する。
【０１７１】
そして、ステップＳ２０７０ａにおいて、受信部４６０ａは、上りメッセージ（図１３参照）を受信したか否かを判断する。受信部４６０ａは、上りメッセージを受信していない場合（Ｓ２０７０ａ：ＮＯ）、ステップＳ２０２０へ進む。また、受信部４６０ａは、上りメッセージを受信した場合（Ｓ２０７０ａ：ＹＥＳ）、受信した上りメッセージに含まれる暗号化データをデータ復号部４７０ａへ出力して、ステップＳ２０８０ａへ進む。
【０１７２】
ステップＳ２０８０ａにおいて、データ復号部４７０ａは、暗号鍵を用いた暗号化データの復号と、復号された端末ＩＤおよび通信データの誤り検出を行う。
【０１７３】
そして、ステップＳ２０９０ａにおいて、データ復号部４７０ａは、復号されたデータに誤りがあるか否かを判断する。データ復号部４７０ａは、誤りがある場合（Ｓ２０９０ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２０へ進む。また、データ復号部４７０ａは、誤りがない場合（Ｓ２０９０ａ：ＮＯ）、ステップＳ２１００ａへ進む。
【０１７４】
ステップＳ２１００ａにおいて、データ復号部４７０ａは、復号した端末ＩＤおよび通信データを組にして通信指示装置７００ａへ出力し、ステップＳ２０２０へ進む。
【０１７５】
このような動作により、送信端末４００ａは、指定されたグループから、端末データを収集することができる。
【０１７６】
図１６は、受信端末５００ａの動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態１の図１０に対応するものである。図１０と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０１７７】
受信端末５００ａは、下りメッセージを受信した場合（Ｓ３０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ３０３０〜Ｓ３０６０を経て、ステップＳ３０７０ａへ進む。なお、受信端末５００ａは、暗号鍵を取得することができない場合（つまりステップＳ３０５０：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進むようにしてもよい。
【０１７８】
ステップＳ３０７０ａにおいて、データ復号部５４０ａは、暗号鍵を用いた暗号化データの復号と、復号された端末ＩＤおよび通信データの誤り検出を行う。
【０１７９】
そして、ステップＳ３０８０ａにおいて、データ復号部５４０ａは、復号された端末ＩＤおよび通信データに誤りがあるか否かを判断する。データ復号部５４０ａは、誤りがある場合（Ｓ３０８０ａ：ＹＥＳ）、ステップ３０９０ａへ進む。また、データ復号部５４０ａは、誤りがない場合（Ｓ３０８０ａ：ＮＯ）、ステップＳ３１００ａへ進む。
【０１８０】
ステップＳ３０９０ａにおいて、データ復号部５４０ａは、暗号鍵抽出部５３０に対し、誤りが検出されたデータと共に受信した暗号鍵を破棄させて、ステップＳ３０２０へ進む。これは、暗号鍵または通信データの少なくとも一方が誤っている可能性が高いからである。
【０１８１】
ステップＳ３１００ａにおいて、受信データ記録部５５０ａは、復号された受信データを記録する。
【０１８２】
そして、ステップＳ３１１０ａにおいて、受信データ記録部５５０ａは、新たに記録した受信データ（下りメッセージに含まれていた通信データ）が、上りデータ送信指示であるか否かを判断する。受信データ記録部５５０ａは、受信データが上りデータ送信指示ではない場合（Ｓ３１１０ａ：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進む。また、受信データ記録部５５０ａは、受信データが上りデータ送信指示である場合（Ｓ３１１０ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ３１２０ａへ進む。なお、受信データ記録部５５０ａは、受信データが他の指示を含む場合には、その指示に応じた処理を行う。
【０１８３】
ステップＳ３１２０ａにおいて、データ暗号化部５７０ａは、端末データ保持部５６０ａが保持する端末データを、通信データとして取得する。そして、データ暗号化部５７０ａは、端末ＩＤ、通信データ、およびチェックサムから、暗号鍵を用いて、暗号化データを生成する。具体的には、データ暗号化部５７０ａは、端末ＩＤと通信データとを連結したデータに対して、チェックサムを算出して付加する。そして、チェックサムが付加された端末ＩＤおよび通信データを、暗号鍵により暗号化する。
【０１８４】
そして、ステップＳ３１３０ａにおいて、送信部５８０ａは、暗号化データＥ'Ｋを含む上りメッセージ（図１３参照）を、送信端末４００ａへ送信して、ステップＳ３０２０へ進む。
【０１８５】
このような動作により、受信端末５００ａは、自グループ宛ての上りデータ送信指示があったとき、端末データを送信端末４００ａへ送信することができる。
【０１８６】
以上で、本実施の形態に係る各装置の動作についての説明を終える。
【０１８７】
以上のように、本実施の形態に係る送信端末４００ａおよび受信端末５００ａを有する通信システムは、セキュアに共有された暗号鍵を用いて通信データの送受信を行うので、通信データを秘匿化された状態で送受信することができる。
【０１８８】
また、本通信システムは、受信端末５００ａにおいて、受信データが上りデータ送信指示であるとき、端末データを送信端末４００ａへ送信するので、グループ単位での情報収集を、簡単かつセキュアに行うことができる。
【０１８９】
また、本通信システムは、従来技術のように暗号鍵と端末ＩＤとの関係を１対１に固定せず、暗号鍵を要求の度にランダムな値とする。このため、暗号鍵は、漏洩したとしても、他の要求時の暗号鍵の推測に用いることができない。したがって、本通信システムは、従来技術に比べて、より高い秘匿性を確保して、通信データの送受信を行うことができる。
【０１９０】
また、本通信システムは、通信データに誤り検出符号を付加したデータに対して暗号鍵を用いる。これにより、本通信システムは、暗号鍵が正しく用いられていない場合に、これを検出することができ、通信の信頼性および安全性を向上させることができる。
【０１９１】
なお、送信端末４００ａの暗号鍵生成部４４０ａは、問合せＩＤのビットサイズおよび上述の所定のビットサイズが可変である場合には、問合せＩＤのビットサイズを所定のビットサイズで割り、暗号鍵のビットサイズを逐次算出してもよい。
【０１９２】
また、本通信システムにおいて、暗号鍵を用いた通信データの送信は、必ずしも、送信端末４００ａと受信端末５００ａの両方で行われなくてもよい。例えば、下り方向の通信データの送信を行わない場合には、送信端末４００ａのデータ暗号化部４５０ａや、受信端末５００ａのデータ復号部５４０ａおよび受信データ記録部５５０ａは、必ずしも備えなくてもよい。また、上り方向の通信データの送信を行わない場合は、受信端末５００ａは、端末データ保持部５６０ａ、データ暗号化部５７０ａ、および送信部５８０ａを備えなくてもよい。そして、送信端末４００ａは、受信部４６０ａおよびデータ復号部４７０ａは、備えなくてもよい。
【０１９３】
なお、送信端末４００ａは、暗号鍵と対応付けて、その暗号鍵を共有した相手先（端末グループ、受信端末５００ａ）の識別情報を記憶しておき、通信ごとに暗号鍵を使い分けるようにしてもよい。または、送信端末４００ａは、暗号鍵を格納した下りメッセージごとに一意に定まる時間情報などの識別情報を付加してもよい。この場合、受信端末５００ａは、下りメッセージから取得した識別情報を、上りメッセージに付加することにより、どの下りメッセージ（どの暗号鍵）に対応する上りメッセージであるかを、送信端末４００ａに通知することができる。
【０１９４】
また、送信端末４００ａは、上りデータ送信指示以外の内容の通信データを送信してもよい。
【０１９５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、共有された暗号鍵を用いて、送信端末から受信端末単位でデータ収集を行う例である。本実施の形態に係る送信端末および受信端末は、実施の形態１の図１と同様の通信システムにおいて用いられるものである。
【０１９６】
まず、各装置の構成について説明する。
【０１９７】
図１７は、本実施の形態に係る送信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１１に対応するものである。図１１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０１９８】
図１７において、送信端末４００ｂは、実施の形態２のデータ暗号化部４５０ａに代えて、データ暗号化部４５０ｂを有する。
【０１９９】
本実施の形態において、送信端末４００ｂは、通信指示装置７００ａから、指定した受信端末からデータを収集する旨の指示を受け付けるものとする。この指示の際、通信指示装置７００ａは、送信端末４００ｂに対して、上りデータ送信指示を内容とする通信データと、収集対象となる受信端末の端末ＩＤと、当該受信端末が属するグループのグループＩＤとを入力する。
【０２００】
データ暗号化部４５０ａは、自己の宛先を指定するデータを、暗号鍵を用いて暗号化して、暗号化データを生成する。
【０２０１】
具体的には、例えば、データ暗号化部４５０ａは、通信指示装置７００ａから入力された、通信データと端末ＩＤとを結合したデータを暗号化して、暗号化データを生成する。通信データに結合される端末ＩＤは、つまり、情報収集の対象として指定された受信端末の端末ＩＤである。この結果、送信部４３０が送信する下りメッセージに含まれる暗号化データには、端末ＩＤが含まれることになる。
【０２０２】
図１８は、下りメッセージの構成の一例を示す図であり、実施の形態２の図１２に対応するものである。
【０２０３】
図１８に示すように、本実施の形態における下りメッセージ８３０は、問合せＩＤ８３１および暗号化データ８３２（ＥＫ）を含む。問合せＩＤ８３１は、上述の通り、グループＩＤおよび暗号鍵を含む。また、暗号化データ８３２（ＥＫ）は、上述の通り、チェックサムが付加（結合）された通信データおよび受信端末の端末ＩＤを含む。
【０２０４】
このような送信端末４００ｂは、指定された受信端末に対して、下りメッセージにより、秘匿化された状態で上りデータ送信指示を送信し、受信した上りメッセージから、端末データを正しく抽出することができる。
【０２０５】
図１９は、本実施の形態に係る受信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１４に対応するものである。図１４と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０２０６】
図１９において、受信端末５００ｂは、端末ＩＤ確認部５９０ｂを更に有する。
【０２０７】
本実施の形態において、端末ＩＤ保持部５１０は、問合せＩＤ解析部５２５およびデータ暗号化部５７０ａだけでなく、端末ＩＤ確認部５９０ｂからも、その要求に応じて、保持する端末ＩＤを出力する。また、データ復号部５４０ａは、復号した通信データを、受信データ記録部５５０ａではなく、端末ＩＤ確認部５９０ｂへ出力する。
【０２０８】
端末ＩＤ確認部５９０ｂは、復号されたデータが、自己の宛先として受信端末５００ｂ（自端末）を指定しているか否かを判断する。
【０２０９】
具体的には、例えば、端末ＩＤ確認部５９０ｂは、端末ＩＤ保持部５１０から自端末の端末ＩＤを取得し、復号されたデータに、自端末の端末ＩＤが含まれているか否かを判断する。そして、端末ＩＤ確認部５９０ｂは、自端末の端末ＩＤが含まれている場合には、そのデータ（端末ＩＤ部分を除いてもよい）を、受信データとして、受信データ記録部５５０ａへ出力する。この結果、受信データ記録部５５０ａは、復号されたデータが、自己の宛先として受信端末５００ｂを指定していることを条件として、当該復号されたデータを、受信データとして記録することになる。
【０２１０】
このような受信端末５００ｂは、下りメッセージから、自端末宛ての上りデータ送信指示を正しく抽出し、上りメッセージにより、秘匿化された状態で端末データを送信することができる。
【０２１１】
以上で、各装置の構成についての説明を終える。
【０２１２】
次に、各装置の動作について説明する。
【０２１３】
図２０は、送信端末４００ｂの動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態２の図１５に対応するものである。図１５と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０２１４】
まず、ステップＳ２０１０ｂにおいて、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ｂは、受信端末５００ｂを指定した、個別の上りデータ送信指示が必要か否かを判断する。具体的には、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ｂは、通信指示装置７００ａから、グループＩＤ、端末ＩＤ、および通信データの組を入力されたか否かを判断する。問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ｂは、個別の上りデータ送信指示が必要ではない場合（Ｓ２０１０：ＮＯ）、ステップＳ２０７０ａへ進む。また、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ｂは、個別の上りデータ送信指示が必要である場合（Ｓ２０１０ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４０〜Ｓ２０５１ａを経て、ステップＳ２０５２ｂへ進む。
【０２１５】
ステップＳ２０５２ｂにおいて、データ暗号化部４５０ｂは、指定された端末ＩＤ、上りデータ送信指示の通信データ、およびチェックサムから、暗号鍵を用いて、暗号化データを生成する。具体的には、データ暗号化部４５０ｂは、端末ＩＤと通信データとを連結したデータに対して、チェックサムを算出して付加する。そして、チェックサムが付加された端末ＩＤおよび通信データを、暗号鍵により暗号化する。そして、データ暗号化部４５０ｂは、ステップＳ２０６０ａへ進む。この結果、問合せＩＤと、宛先端末の端末ＩＤおよびデータを含む暗号化データＥＫとを含む下りメッセージ（図１８参照）が、ブロードキャストにより宛先端末へ送信される。
【０２１６】
このような動作により、送信端末４００ｂは、指定された受信端末５００ｂから、端末データを収集することができる。
【０２１７】
図２１は、受信端末５００ｂの動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態２の図１６に対応するものである。図１６と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０２１８】
データ復号部５４０ａは、復号された端末ＩＤおよび通信データに誤りがない場合（Ｓ３０８０ｂ：ＮＯ）、ステップＳ３０９１ｂへ進む。
【０２１９】
ステップＳ３０９１ｂにおいて、端末ＩＤ確認部５９０ｂは、下りメッセージに含まれていた端末ＩＤと自端末の端末ＩＤとを比較し、下りメッセージに含まれていた通信データが自端末宛てか否かを判断する。端末ＩＤ確認部５９０ｂは、通信データが自端末宛てではない場合（Ｓ３０９１ｂ：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進む。通信データが自端末宛てではない場合とは、例えば、通信データが、同じグループＩＤに属する他の装置宛てである場合である。また、端末ＩＤ確認部５９０ｂは、通信データが自端末宛てである場合（Ｓ３０９１ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ３１００ａへ進む。この結果、受信データが上りデータ送信指示であった場合には、端末データが送信端末４００ｂへ送信されることになる。
【０２２０】
このような動作により、受信端末５００ｂは、自端末宛ての上りデータ送信指示があったとき、端末データを送信端末４００ｂへ送信することができる。
【０２２１】
以上で、本実施の形態に係る各装置の動作についての説明を終える。
【０２２２】
以上のように、本実施の形態に係る送信端末４００ｂおよび受信端末５００ｂを有する通信システムは、特定の受信端末５００ｂから、秘匿化された状態で、データ収集を行うことができる。また、これにより、グループ単位ではなく端末単位でのデータ収集が必要な場合に、不要な上りメッセージ送信を低減し、通信負荷を軽減することができる。
【０２２３】
なお、送信端末４００ｂは、上りデータ送信指示以外の内容の通信データを送信してもよい。
【０２２４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、送信端末が、グループ単位で、受信端末に対して一斉に自己のグループＩＤおよび端末ＩＤを生成させる例である。本実施の形態に係る送信端末および受信端末は、実施の形態１の図１と同様の通信システムにおいて用いられるものである。但し、本実施の形態において、実施の形態１のＩＤ発番装置の機能のうち、端末ＩＤの生成の機能は受信端末に配置され、端末ＩＤの管理の機能は送信端末に配置されている。すなわち、本通信システムは、必ずしも、実施の形態１のＩＤ発番装置を備えなくてもよい。
【０２２５】
まず、本実施の形態に係る各装置の構成について説明する。
【０２２６】
図２２は、本実施の形態に係る送信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１１に対応するものである。図１１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０２２７】
図２２において、送信端末４００ｃは、ＩＤ管理部３１０ｃ、グループＩＤ選択部３２０ｃ、およびＩＤ登録部３４０ｃを更に有する。
【０２２８】
本実施の形態において、送信端末４００ｃは、送信端末４００ｃと一体的にまたは別に設けられた端末ＩＤ変更指示装置７００ｃから、ＩＤ変更指示を受け付けるものとする。
【０２２９】
ＩＤ変更指示は、上述の所定の発番ルールに従って、受信端末のグループＩＤおよび端末ＩＤを変更することの指示である。この指示の際、送信端末４００ａは、端末ＩＤ変更指示装置７００ｃから、変更の対象となる受信端末（宛先端末）が属するグループＩＤと、端末ＩＤの変更を指示する内容の通信データとを入力されるものとする。また、本実施の形態において、データ復号部４７０ａは、復号した受信端末からの端末ＩＤおよび通信データを、ＩＤ登録部３４０ｃへ出力する。
【０２３０】
ＩＤ管理部３１０ｃは、実施の形態１のＩＤ管理部３１０と同様の機能を有する。ＩＤ管理部３１０ｃは、割り当て済みの端末ＩＤ（グループＩＤ）を管理する。
【０２３１】
グループＩＤ選択部３２０ｃは、実施の形態１のグループＩＤ選択部３２０と同様の機能を有する。但し、グループＩＤ選択部３２０ｃは、上述の発番ルールに従って生成されるグループＩＤをユーザに提示するものとする。そして、グループＩＤ選択部３２０ｃは、ユーザから端末ＩＤの一括変更の対象となるグループＩＤ（以下「変更対象グループＩＤ」という）の選択と、変更後のグループＩＤ（以下「新グループＩＤ」という）とを受け付けるものとする。
【０２３２】
具体的には、例えば、グループＩＤ選択部３２０ｃは、端末ＩＤ変更指示装置７００ｃから、ＩＤ変更指示の開始の指示を受け付けるものとする。この指示の際、端末ＩＤ変更指示装置７００ｃは、送信端末４００ｃに対して、ＩＤ変更指示を内容とする通信データを出力する。グループＩＤ選択部３２０ｃは、このＩＤ変更指示を受けるごとに、ＩＤ管理部３１０ｃを用いて、上述の発番ルールに従って生成されたグループＩＤをユーザに提示する。そして、グループＩＤ選択部３２０ｃは、変更対象グループＩＤの選択および新グループＩＤの選択を、ユーザから受け付ける。そして、グループＩＤ選択部３２０ｃは、問合せＩＤ生成部４２０に対して、選択された変更対象グループＩＤを出力し、問合せＩＤの生成を指示する。更に、グループＩＤ選択部３２０ｃは、選択された新グループＩＤを、データ暗号化部４５０ｂへ出力し、暗号化を指示する。
【０２３３】
この結果、ＩＤ変更指示および新グループＩＤを含むデータが暗号化され、送信される。
【０２３４】
ＩＤ登録部３４０ｃは、実施の形態１のＩＤ登録部３４０と同様の機能を有する。ＩＤ登録部３４０ｃは、割り当て済みの端末ＩＤと重複しないように、受信端末５００ｃに対して、端末ＩＤを割り当てる。
【０２３５】
具体的には、例えば、ＩＤ登録部３４０ｃは、ＩＤ変更指示に対する応答として送信された上りメッセージに含まれる、受信端末が新たに生成した端末ＩＤの候補（以下「新端末ＩＤ」という）の重複を調べる。新端末ＩＤが登録されている他の端末ＩＤと重複している場合には、ＩＤ登録部３４０ｃは、登録失敗をユーザおよび受信端末に通知する。また、ＩＤ登録部３４０ｃは、新端末ＩＤが登録されている他の端末ＩＤと重複していない場合には、登録成功をユーザおよび受信端末に通知して、その端末ＩＤの候補をＩＤ管理部３１０ｃに変更後の端末ＩＤとして登録する。
【０２３６】
このような送信端末４００ｃは、グループ単位で、各受信端末に対して、端末ＩＤの生成を一括で指示し、秘匿化された状態での暗号鍵の共有を可能にするような端末ＩＤ（グループＩＤ）を登録することができる。すなわち、送信端末４００ｃは、同一グループ内の複数の受信端末の端末ＩＤを、一括で変更することができる。
【０２３７】
図２３は、本実施の形態に係る受信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１４に対応するものである。図１４と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０２３８】
図２３において、受信端末５００ｃは、端末ＩＤ生成部３３０ｃを更に有する。
【０２３９】
なお、本実施の形態において、受信データ記録部５５０ａは、下りメッセージの暗号化データ部分に含まれている新グループＩＤを、受信データと共に記録する。そして、受信データ記録部５５０ａは、受信データにＩＤ変更指示が含まれていた場合、端末ＩＤ生成部３３０ｃに対して、新グループＩＤを出力し、当該新グループＩＤに属する端末ＩＤの生成を指示する。
【０２４０】
端末ＩＤ生成部３３０ｃは、実施の形態１の端末ＩＤ生成部３３０と同様の機能を有する。端末ＩＤ生成部３３０ｃは、受信端末５００ｃ（自端末）に対して、上述の発番ルールに従って、新グループＩＤに属する端末ＩＤを生成する。
【０２４１】
具体的には、例えば、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、受信データ記録部５５０ａからの指示を受けて、入力された新グループＩＤに属する端末ＩＤを、発番ルールに従って生成する。そして、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、生成した端末ＩＤにより、端末ＩＤ保持部５１０が保持する端末ＩＤを更新する。
【０２４２】
なお、受信データ記録部５５０ａは、受信データに、自端末が生成した新端末ＩＤの登録が失敗した旨の通知が含まれていたとき、端末ＩＤ生成部３３０ｃに対して、直前の端末ＩＤに戻させることが望ましい。
【０２４３】
以上で、本実施の形態に係る各装置の構成についての説明を終える。
【０２４４】
次に、本実施の形態に係る各装置の動作について説明する。
【０２４５】
図２４は、本実施の形態に係る受信端末の動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態２の図１６に対応するものである。図１６と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０２４６】
受信データ記録部５５０ａは、自端末宛の下りメッセージに含まれていた受信データを記録すると（Ｓ３１００）、ステップＳ３１１１ｃへ進む。
【０２４７】
ステップＳ３１１１ｃにおいて、受信データ記録部５５０ａは、新たに記録した受信データが、ＩＤ変更指示であるか否かを判断する。受信データ記録部５５０ａは、受信データがＩＤ変更指示ではない場合（Ｓ３１１１ｃ：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進む。また、受信データ記録部５５０ａは、受信データがＩＤ変更指示である場合（Ｓ３１１１ｃ：ＹＥＳ）、ステップＳ３１１３ｃへ進む。なお、受信データ記録部５５０ａは、受信データが他の指示を含む場合には、その指示に応じた処理を行う。
【０２４８】
そして、ステップＳ３１１３ｃにおいて、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、マスク値ブロック対を用いて、ランダムブロックを生成する。
【０２４９】
そして、ステップＳ３１１４ｃにおいて、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、新グループＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果を、端末ＩＤとして生成する。そして、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、生成した端末ＩＤで、端末ＩＤ保持部５１０が保持する端末ＩＤを更新して、図１６のステップＳ３１２０ａへ進む。この結果、更新後の端末ＩＤ（以下「新端末ＩＤ」という）は、データ暗号化部５７０ａで暗号化され、送信端末４００ｃへ送信される。但し、端末ＩＤ保持部５１０は、変更後の端末ＩＤが登録されるとは限らないため、登録確定の下りメッセージが送信端末４００から返信されるまで、変更前の端末ＩＤを併せて保持する。
【０２５０】
このような動作により、受信端末５００ｃは、自端末が属するグループに対して送信端末４００ｃからのＩＤ変更指示があったとき、指定された新グループＩＤに属する新端末ＩＤを生成し、秘匿化された状態で送信端末４００ｃへ送信することができる。また、受信端末５００ｃは、秘匿化された状態での暗号鍵の共有を可能にするような、端末ＩＤの生成を行うことができる。
【０２５１】
図２５は、送信端末の動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態２の図１５に対応するものである。図１５と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０２５２】
データ暗号化部４５０ａは、問合せＩＤおよび暗号鍵を生成すると（Ｓ２０５１ａ）、ステップＳ２０５３ｃへ進む。
【０２５３】
ステップＳ２０５３ｃにおいて、データ暗号化部４５０ａは、ＩＤ変更指示の通信データおよびチェックサムから、暗号鍵を用いて、暗号化データを生成する。そして、送信端末４００ｃは、ステップＳ２０７０ａを経て、ステップＳ２１１０ｃへ進む。
【０２５４】
ステップＳ２１１０ｃにおいて、ＩＤ登録部３４０ｃは、上りデータにおいて新端末ＩＤを受信したか否かを判断する。具体的には、ＩＤ登録部３４０ｃは、上りデータに含まれていた通信データに、ＩＤ変更指示に対応する新端末ＩＤが含まれているか否かを判断する。ＩＤ登録部３４０ｃは、新端末ＩＤを受信していない場合（Ｓ２１１０ｃ：ＮＯ）、ステップＳ２０２０へ進む。また、ＩＤ登録部３４０ｃは、新端末ＩＤを受信した場合（Ｓ２１１０ｃ：ＹＥＳ）、ステップＳ２１２０ｃへ進む。
【０２５５】
ステップＳ２１２０ｃにおいて、ＩＤ登録部３４０ｃは、ＩＤ管理部３１０ｃに問い合わせて、新端末ＩＤに、既に登録されている端末ＩＤとの重複があるか否かを判断する。ＩＤ登録部３４０は、ＩＤ端末の重複がない場合（Ｓ２１２０ｃ：ＮＯ）、ステップＳ２１３０ｃへ進む。また、ＩＤ登録部３４０ｃは、ＩＤ端末の重複がある場合（Ｓ２１２０ｃ：ＹＥＳ）、ステップＳ２１４０ｃへ進む。
【０２５６】
ステップＳ２１３０ｃにおいて、ＩＤ登録部３４０ｃは、受信した新端末ＩＤをＩＤ管理部３１０ｃに登録して、当該受信端末５００に端末ＩＤを割り当てて、ステップＳ２０２０へ進む。
【０２５７】
また、ステップＳ２１４０ｃにおいて、ＩＤ登録部３４０は、受信した新端末ＩＤをＩＤ管理部３１０ｃに登録せず、ユーザおよび受信端末５００ｃに対して登録失敗となった旨を通知する。この結果、送信端末４００ｃは、再度、ＩＤ変更指示をブロードキャストすることになる。
【０２５８】
このような動作により、送信端末４００ｃは、グループを指定して、秘匿化された状態で、ＩＤ生成指示を行うことができる。また、送信端末４００ｃは、受信端末５００ｃ側で生成される端末ＩＤが重複しないように、端末ＩＤの登録を行うことができる。
【０２５９】
以上のように、本実施の形態に係る送信端末４００ｃおよび受信端末５００ｃを有する通信システムは、送信端末４００ｃ側から、特定のグループに属する受信端末５００ｃに対して、上述の発番ルールに沿ったグループＩＤ変更および端末ＩＤ変更を一括で指示することができる。また、これにより、本通信システムは、各受信端末５００ｃの端末ＩＤを、時限付きＩＤにすることが容易となり、通信のセキュリティを更に向上させることができる。
【０２６０】
なお、本実施の形態において、送信端末４００ｃは、グループを指定してＩＤ変更指示を行ったが、実施の形態３と同様に、受信端末５００ｃを指定して受信端末５００ｃ単位でＩＤ変更を行ってもよい。
【０２６１】
また、端末ＩＤの生成および変更は、送信端末４００ｃが行ってもよい。この場合、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、送信端末４００ｃに配置される。送信端末４００ｃのデータ暗号化部４５０ａは、受信端末５００ｃの現在の端末ＩＤと、新端末ＩＤと、当該新端末ＩＤへの変更の指示とを含むデータを、暗号化する。そして、受信端末５００ｃの受信データ記録部５５０ａは、受信データに含まれる当該指示に従って、端末ＩＤ保持部５１０の端末ＩＤを更新する。
【０２６２】
また、ＩＤ管理部３１０ｃは、端末ＩＤ変更指示装置７００ｃなど、他の装置に設けられていてもよい。
【０２６３】
また、送信端末４００ｃは、グループＩＤはそのままで、端末ＩＤのみを変更するようにしてもよい。この場合の変更において、発番ルールは、変更前の端末ＩＤが属するグループＩＤとの排他的論理和結果がマスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列を、新端末ＩＤとして生成する規則となる。
【０２６４】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５は、受信端末の位置など、暗号鍵を共有すべき受信端末（通信データを送信すべき受信端末）の条件に基づいて、宛先端末を決定する例である。本実施の形態に係る送信端末および受信端末は、実施の形態１の図１と同様の通信システムにおいて用いられるものである。また、本実施の形態において、端末ＩＤは、グループＩＤと一致するものとする。また、グループＩＤの割り当ては、可変であるものとする。
【０２６５】
図２６は、本実施の形態に係る送信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１１に対応するものである。図１１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０２６６】
図２６において、送信端末４００ｄは、条件取得部４８０ｄを更に有する。なお、送信端末４００ｄは、実施の形態１〜実施の形態４で説明した各装置部を有し得るが、その図示および説明を省略する。
【０２６７】
本実施の形態において、送信端末４００ｄは、通信指示装置７００ａから、受信端末への送信の対象となる通信データと併せて、宛先端末の端末状態の条件（以下「端末条件」という）を受け付けるものとする。ここでは、端末状態とは、位置情報、気温、電池残量など、時間に応じて変化し得る、受信端末ごとに定まる状態をいうものとする。具体的には、送信端末４００ｄは、通信データと端末条件との組を、通信指示装置７００ａから入力する。本実施の形態においては、端末条件として位置情報が入力される場合について説明する。
【０２６８】
条件取得部４８０ｄは、暗号鍵を共有すべき受信端末の端末状態の条件（端末条件）を取得し、取得した条件の端末状態を示すビット列を、受信端末のＩＤ（本実施の形態ではグループＩＤ）として、問合せＩＤ生成部４２０へ出力する。
【０２６９】
具体的には、例えば、条件取得部４８０ｄは、入力され得る位置情報とグループＩＤとの対応関係を記述した、ＩＤ変換テーブルを予め格納している。条件取得部４８０ｄは、通信指示装置７００ａから、端末条件とて位置情報が入力されるごとに、ＩＤ変換テーブルを用いて、入力された位置情報をグループＩＤに変換する。そして、条件取得部４８０ｄは、変換により得られたグループＩＤを、通信指示装置７００ａから指定されたグループＩＤとして、問合せＩＤ生成部４２０へ出力する。
【０２７０】
図２７は、ＩＤ変換テーブルの構成の一例を示す図である。
【０２７１】
図２７に示すように、ＩＤ変換テーブル８４０は、位置情報８４１とグループＩＤ８４２とを対応付けて記述する。なお、位置情報８４１は、地区名称に限定されず、緯度経度情報などの他の情報であってもよいが、条件取得部４８０ｄが取得する位置情報から一意に特定される情報である。
【０２７２】
例えば、通信指示装置７００ａは、品川区内のセンサから測定データを取得使用とする場合、「品川区」という位置情報と、上りデータ送信指示とを、送信端末４００ｄへ出力する。この場合、条件取得部４８０ｄは、「品川区」という位置情報に対応する「０００ ０００ ０１０」というグループＩＤを、問合せＩＤ生成部４２０へ出力する。
【０２７３】
このような送信端末４００ｄは、端末条件に対応するグループを宛先として、通信データを送信することができる。
【０２７４】
図２８は、本実施の形態に係る受信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１４に対応するものである。図１４と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０２７５】
図２８において、受信端末５００ｄは、端末状態取得部５９５ｄを有する。なお、受信端末５００ｄは、実施の形態１〜実施の形態４で説明した各装置部を有し得るが、その図示および説明を省略する。
【０２７６】
端末状態取得部５９５ｄは、送信端末４００ｄと同一のＩＤ変換テーブル（図２７参照）予め格納する。端末状態取得部５９５ｄは、送信端末４００ｄにおいて宛先端末の条件として指定され得る端末状態（本実施の形態では位置情報）を、例えば定期的に取得する。そして、端末状態取得部５９５ｄは、ＩＤ変換テーブルを用いて、取得した端末状態をグループＩＤに変換し、端末ＩＤとして、端末ＩＤ保持部５１０に保持させる。
【０２７７】
例えば、受信端末５００ｄを携帯するユーザが品川区内に居る場合、端末状態取得部５９５ｄは、「品川区」という位置情報を取得する。そして、端末状態取得部５９５ｄは、取得した「品川区」という位置情報に対応する「０００ ０００ ０１０」というグループＩＤを、端末ＩＤ保持部５１０へ出力する。
【０２７８】
このような受信端末５００ｄは、送信端末４００ｄ側で指定した端末状態に該当する場合に、送信端末４００ｄから送信された通信データを受信することができる。
【０２７９】
以上のように、本実施の形態に係る送信端末４００ｄおよび受信端末５００ｄを有する通信システムは、暗号鍵および通信データの送信先を、端末状態に基づいて指定することができる。
【０２８０】
なお、送信端末４００ｄは、通信データの送信先としてではなく、上りデータ送信指示の対象として、受信端末５００ｄを動的に指定してもよい。また、送信端末４００ｄは、単に暗号鍵の送信先を、端末状態に基づいて指定してもよい。
【０２８１】
また、以上説明した実施の形態１〜実施の形態５において説明した所定のビットサイズやビット位置対応関係は、上述の例に限定されない。
【０２８２】
また、本発明に係る送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法は、上述のセンサシステム以外にも、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行う各種のシステムに適用することができる。本発明が好適なシステムとしては、例えば、家庭用水道メータの検針メータ読み取りシステム、小学校における点呼システム、家電機器の電力使用量読み取りシステム、道路走行車両に対する渋滞情報配信システムが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【０２８３】
本発明に係る送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法は、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおいて、暗号鍵を少ないリソースで、かつセキュアに共有することができる送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法として有用である。
【符号の説明】
【０２８４】
１００ 通信システム
２００ 通信ネットワーク
３００ ＩＤ発番装置
３１０、３１０ｃ ＩＤ管理部
３２０、３２０ｃ グループＩＤ選択部
３３０、３３０ｃ 端末ＩＤ生成部
３４０、３４０ｃ ＩＤ登録部
４００、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ 送信端末
４１０ ランダムブロック生成部
４２０ 問合せＩＤ生成部
４３０、５８０ａ 送信部
４４０ａ 暗号鍵生成部
４５０ａ、４５０ｂ、５７０ａ データ暗号化部
４６０ａ、５２０ 受信部
４７０ａ データ復号部
４８０ｄ 条件取得部
５００、５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ 受信端末
５１０ 端末ＩＤ保持部
５２５ 問合せＩＤ解析部
５３０ 暗号鍵抽出部
５４０ａ データ復号部
５５０ａ 受信データ記録部
５６０ａ 端末データ保持部
５９０ｂ 端末ＩＤ確認部
５９５ｄ 端末状態取得部
７００ａ 通信指示装置
７００ｃ 端末ＩＤ変更指示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおける、送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特定多数の端末と、各端末との間で通信を行う装置とにより構成されるネットワークシステムは、数多く存在している。膨大な数のセンサと、各センサからデータを収集するデータ収集装置とを配置したセンサネットワークは、その一例である。
【０００３】
このようなネットワークシステムは、一般的に、次の２つの要件が求められる。１つ目は、秘匿な（セキュアな）通信を行えることである。２つ目は、秘匿な通信を行うための鍵共有方式や暗号化方式が、軽量であることである。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１に記載の技術（以下「従来技術」という）がある。従来技術は、端末のＩＤを構成するビット列を所定のビットサイズで複数のブロックに分割し、各ブロックが取り得る値の全てに対して、１対１に、暗号鍵の部品を割り当てておく。また、従来技術は、この各ブロックが取り得る値と暗号鍵の部品との対応関係を、暗号鍵を共有する端末間で事前に共有しておく。そして、従来技術は、この対応関係に基づいて、各端末内で、ＩＤから暗号鍵を復元し、暗号化処理を行う。すなわち、従来技術は、端末の識別情報と暗号鍵との関係を階層化する。これにより、従来技術は、暗号鍵を直接に送受信することなく、かつ、ＩＤの指定のみによって、特定多数の装置間で暗号鍵を共有することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２４８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、複数の受信端末のうちの１つでも、端末ＩＤとその暗号鍵との組が漏洩すると、他の受信端末の暗号鍵が推測され易くなる。これは、分割したＩＤと暗号鍵の部品が１対１の関係にあること、および、端末ＩＤと暗号鍵の関係は常に固定であること、に起因する。すなわち、従来技術は、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおいて、暗号鍵を少ないリソースで、かつセキュアに（軽量かつ秘匿化された状態で）共有することが難しいという課題を有する。
【０００７】
本発明の目的は、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおいて、暗号鍵を少ないリソースで、かつセキュアに共有することができる送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の送信端末は、暗号鍵の送信を行う送信端末であって、マスク値ブロックをランダムに選択して連結したランダムブロックを生成するランダムブロック生成部と、前記暗号鍵を共有すべき受信端末のＩＤと前記ランダムブロックとの排他的論理和結果に対して、所定の鍵埋め込みルールに従って前記暗号鍵を埋め込んで得られるビット列を、問合せＩＤとして生成する問合せＩＤ生成部と、前記問合せＩＤを、前記受信端末を含む複数の装置に対して送信する送信部とを有し、前記所定の鍵埋め込みルールは、予め定められた、前記暗号鍵のビット位置と前記排他的論理和結果を分割したブロックの位置との間のブロック位置対応関係、および、前記暗号鍵のビット値と前記ブロック内のビット位置との間のビット位置対応関係において、前記暗号鍵の各ビット値に対応する、ビット位置の値を反転させる規則である。
【０００９】
本発明の受信端末は、暗号鍵の受信を行う受信端末であって、前記受信端末に割り当てられた端末ＩＤを保持する端末ＩＤ保持部と、自端末を宛先に含む情報を受信する受信部と、前記受信部を介して、上述の送信端末から、前記問合せＩＤを受信する問合せＩＤ解析部と、前記問合せＩＤと前記端末ＩＤとの排他的論理和結果から、所定の鍵抽出ルールに従って前記暗号鍵の抽出を行う暗号鍵抽出部とを有し、前記端末ＩＤは、前記受信端末が属するグループのグループＩＤとの排他的論理和結果が前記マスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列であり、前記所定の鍵抽出ルールは、前記問合せＩＤと前記端末ＩＤとの排他的論理和結果に対して、前記ブロック位置対応関係および前記ビット位置対応関係を適用したときに基の暗号鍵として得られるビット列を、前記暗号鍵として取得する規則である。なお、前記問合せＩＤの基となる前記ＩＤは、前記グループＩＤであって、他のグループのグループＩＤとの排他的論理和結果が反転値ブロックのみの連結から成らないようなビット列である。また、前記送信端末の前記送信部は、前記問合せＩＤを、前記受信端末が属するグループの装置および前記他のグループの装置に対して送信する。
【００１０】
本発明のＩＤ発番装置は、上記送信端末から前記問合せＩＤを受信する受信端末に対して端末ＩＤの発番を行うＩＤ発番装置であって、割り当て済みの端末ＩＤを管理するＩＤ管理部と、所定の発番ルールに従って、グループＩＤを選択するグループＩＤ選択部と、前記所定の発番ルールに従って、前記グループＩＤに属する端末ＩＤを生成する端末ＩＤ生成部と、割り当て済みの端末ＩＤと重複しないように、前記受信端末に対して前記端末ＩＤを割り当てるＩＤ登録部とを有し、前記所定の発番ルールは、他のグループＩＤとの排他的論理和結果が反転値ブロックのみの連結から成らないようなビット列であるグループＩＤを選択し、選択されたグループＩＤとの排他的論理和結果がマスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列を、端末ＩＤとして生成する規則である。
【００１１】
本発明の鍵送信方法は、暗号鍵の送信を行う送信端末における鍵送信方法であって、マスク値ブロックをランダムに選択して連結した、ランダムブロックを生成するステップと、前記暗号鍵を共有すべき受信端末のＩＤと前記ランダムブロックとの排他的論理和結果に対して、前所定の鍵埋め込みルールに従って前記暗号鍵を埋め込んで得られるビット列を、問合せＩＤとして生成するステップと、前記問合せＩＤを、前記受信端末を含む複数の受信端末に対して送信するステップとを有し、前記所定の鍵埋め込みルールは、予め定められた、前記暗号鍵のビット位置と前記排他的論理和結果を分割したブロックの位置との間のブロック位置対応関係、および、前記暗号鍵のビット値と前記ブロック内のビット位置との間のビット位置対応関係において、前記暗号鍵の各ビット値に対応する、ビット位置の値を反転させる規則である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおいて、暗号鍵を少ないリソースで、かつセキュアに共有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る送信端末、受信端末、およびＩＤ発番装置を含む通信システムの構成を示すシステム構成図
【図２】本発明の実施の形態１に係るＩＤ発番装置の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１における発番ルールの一例を説明するための図
【図４】本発明の実施の形態１に係る送信端末の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における鍵埋め込みルールの一例を説明するための図
【図６】本発明の実施の形態１に係る受信端末の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態１における鍵抽出ルールの一例を説明するための図
【図８】本発明の実施の形態１に係るＩＤ発番装置の動作の一例を示すフローチャート
【図９】本発明の実施の形態１に係る送信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図１０】本発明の実施の形態１に係る受信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図１１】本発明の実施の形態２に係る送信端末の構成を示すブロック図
【図１２】本発明の実施の形態２における下りメッセージの構成の一例を示す図
【図１３】本発明の実施の形態２における上りメッセージの構成の一例を示す図
【図１４】本発明の実施の形態２に係る受信端末の構成を示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態２に係る送信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図１６】本発明の実施の形態２に係る受信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図１７】本発明の実施の形態３に係る送信端末の構成を示すブロック図
【図１８】本発明の実施の形態３における下りメッセージの構成の一例を示す図
【図１９】本発明の実施の形態３に係る受信端末の構成を示すブロック図
【図２０】本発明の実施の形態３に係る送信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図２１】本発明の実施の形態３に係る受信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図２２】本発明の実施の形態４に係る送信端末の構成を示すブロック図
【図２３】本発明の実施の形態４に係る受信端末の構成を示すブロック図
【図２４】本発明の実施の形態４に係る受信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図２５】本発明の実施の形態４に係る送信端末の動作の一例を示すフローチャート
【図２６】本発明の実施の形態５に係る送信端末の構成を示すブロック図
【図２７】本発明の実施の形態５におけるＩＤ変換テーブルの構成の一例を示す図
【図２８】本発明の実施の形態５に係る受信端末の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明の実施の形態１では、送信端末と受信端末との間で、暗号鍵の共有をセキュアに行う例について説明する。
本発明の実施の形態２では、共有された暗号鍵を用いて、送信端末からグループ単位で各受信端末が保持する端末データの収集を行う例について説明する。
本発明の実施の形態３では、共有された暗号鍵を用いて、送信端末から受信端末単位でデータ収集を行う例について説明する。
本発明の実施の形態４では、送信端末が、グループ単位で、受信端末に対して一斉に自己のグループＩＤおよび端末ＩＤを生成させる例について説明する。
本発明の実施の形態５では、受信端末の位置など、暗号鍵を共有すべき受信端末（通信データを送信すべき受信端末）の条件に基づいて、宛先端末を決定する例について説明する。
【００１５】
各実施の形態の説明に先立って、各実施の形態において用いる用語について説明する。
「所定のビットサイズ」は、暗号鍵の１ビットの情報を埋め込む対象となるデータのサイズであって、３以上の固定値である。
「反転値ブロック対」は、互いに反転の関係にある所定のビットサイズのブロックで構成される。
「反転値ブロック」は、反転値ブロック対に属する所定のビットサイズのブロックである。
「反転値ブロックの連結」は、同一の反転値ブロック対に属する反転値ブロックにより構成されたブロックである。
「マスク値ブロック対」は、反転値ブロック対のうち、全てのビット値が０であるブロックと、全てのビット値が１であるブロックとから成るブロック対（反転値ブロック対の一部）である。
「マスク値ブロック」は、マスク値ブロック対に属するブロックである。
なお、各実施の形態において、所定のビットサイズは、最小値の３として説明する。したがって、反転値ブロック対は、例えば、｛０００，１１１｝や、｛０１１，１００｝となり、マスク値ブロック対は、｛０００，１１１｝となる。また、暗号鍵の共有に用いられる各装置のＩＤのビットサイズは、９として説明する。
「送信端末」は、暗号鍵の送信を行う端末である。
「受信端末」は、暗号鍵の受信を行う端末である。
「下りメッセージ」は、送信端末から受信端末へと送信されるメッセージである。
「上りメッセージ」は、受信端末から送信端末へと送信されるメッセージである。
【００１６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１は、送信端末と受信端末との間で、暗号鍵の共有をセキュアに行う例である。
【００１７】
まず、本実施の形態に係る送信端末、受信端末、およびＩＤ発番装置を含む通信システムの構成について説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係る送信端末、受信端末、およびＩＤ発番装置を含む通信システムの構成を示すシステム構成図である。
【００１９】
図１において、通信システム１００は、インターネット等の通信ネットワーク２００にそれぞれ有線または無線により接続された、ＩＤ発番装置３００、送信端末４００、および第１〜第Ｎの受信端末５００−１〜５００−Ｎを有する。第１〜第Ｎの受信端末５００−１〜５００−Ｎは同一の構成を有するため、以下、適宜、「受信端末５００」としてまとめて説明する。
【００２０】
通信システム１００は、例えば、上述の、膨大な数のセンサと、各センサからデータを収集するデータ収集装置とを配置したセンサネットワークシステムである。この場合、受信端末５００は、通信機能を有するセンサであり、送信端末４００は、センサからデータを収集するデータ収集装置である。
【００２１】
ＩＤ発番装置３００は、通信ネットワーク２００を介して、各受信端末５００（送信端末４００を含めてもよい）に対するＩＤの発番を行う。但し、ＩＤ発番装置３００は、後述の所定の発番ルール（以下、単に「発番ルール」という）に従ってＩＤの発番を行うことにより、秘匿化された状態での暗号鍵の共有を可能にする。
【００２２】
なお、受信端末５００のＩＤとは、受信端末５００の識別子である端末ＩＤである。但し、後述するが、この端末ＩＤには、受信端末５００が属するグループに関する情報（以降、グループＩＤと記載）を端末ＩＤに含む。よって本実施の形態においは、ＩＤ発番装置３００は、受信端末５００のＩＤとして、端末ＩＤを発番するが、この端末ＩＤには、端末ＩＤが割り当てられた受信端末５００が属するグループのグループＩＤを一意に示すこととなる。したがって、本実施の形態において、端末ＩＤの発番とは、端末ＩＤの受信端末５００への割り当ておよび通知と同時に、端末ＩＤが属するグループＩＤの受信端末５００への割り当ておよび通知を意味する。
【００２３】
送信端末４００は、通信ネットワーク２００を介して、暗号鍵を共有すべき各受信端末５００（以下、適宜「宛先端末」という）に対して暗号鍵の送信を行う。但し、送信端末４００は、後述の所定の鍵埋め込みルールに従って、宛先端末のＩＤが含まれるビット列に暗号鍵を重畳することにより、宛先端末のＩＤおよび暗号鍵が秘匿化された状態で、暗号鍵の送信を行う。
【００２４】
なお、ＩＤ発番装置３００および送信端末４００は、ネットワークアドレスなど、端末ＩＤおよびグループＩＤとは別の識別情報により、各受信端末５００を識別して個別に通信を行えるものとする。
【００２５】
受信端末５００は、通信ネットワーク２００を介して、送信端末４００から送信された暗号鍵の受信を行う。但し、受信端末５００は、後述の所定の鍵抽出ルールに従って暗号鍵の受信を行うことにより、秘匿化された状態で、暗号鍵の受信および抽出を行う。
【００２６】
このような通信システム１００は、送信端末４００と各受信端末５００との間で、少ないリソースで、かつセキュアに、暗号鍵を共有することができる。
【００２７】
以上で、本実施の形態に係る通信システムの構成についての説明を終える。
【００２８】
なお、送信端末４００および受信端末５００は、同一の構成を有する装置であってもよい。すなわち、通信システム１００に配置される複数の通信端末が、送信端末４００の構成および受信端末５００の構成の両方を備えていてもよい。更に、送信端末４００および受信端末５００の一方または両方を備えた通信端末が、ＩＤ発番装置３００の機能を有してもよい。
【００２９】
次に、各装置の構成について説明する。ＩＤ発番装置３００、送信端末４００、および受信端末５００は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、およびＲＡＭ（random access memory）等の記憶媒体等を含むコンピュータである。この場合、各装置は、記憶する制御プログラムをＣＰＵが実行することによって動作し、以下に説明する各機能部を実現する。
【００３０】
図２は、ＩＤ発番装置３００の構成を示すブロック図である。
【００３１】
図２において、ＩＤ発番装置３００は、ＩＤ管理部３１０、グループＩＤ選択部３２０、端末ＩＤ生成部３３０、およびＩＤ登録部３４０を有する。なお、ＩＤ発番装置３００は、液晶ディスプレイおよびキースイッチなどのユーザインタフェース（ＵＩ、図示せず）を有する。
【００３２】
ＩＤ管理部３１０は、割り当て済みの端末ＩＤ（グループＩＤ）を管理する。
【００３３】
具体的には、例えば、ＩＤ管理部３１０は、発番ルールに従って作成されたグループＩＤのリストと、グループＩＤごとの端末ＩＤのリストと、割り当て済みの端末ＩＤのリストとを格納する。そして、ＩＤ管理部３１０は、他の機能部からの問合せに応じて、グループＩＤのリストや、問合せられた端末ＩＤが割り当て可能であるか否か（割り当て済みか否か）についての回答など、必要な情報を返す。
【００３４】
グループＩＤ選択部３２０は、各受信端末５００に対して、発番ルールに従って、グループＩＤを選択する。
【００３５】
具体的には、例えば、グループＩＤ選択部３２０は、ユーザインタフェースを用いて、上述のグループＩＤのリストをユーザに提示し、グループＩＤの選択を受け付ける。そして、グループＩＤ選択部３２０は、端末ＩＤ生成部３３０に対して、ユーザにより選択されたグループＩＤを出力し、端末ＩＤの生成を指示する。
【００３６】
端末ＩＤ生成部３３０は、受信端末５００に対して、発番ルールに従って、グループＩＤに属する端末ＩＤを生成する。
【００３７】
具体的には、例えば、端末ＩＤ生成部３３０は、グループＩＤ選択部３２０からの指示を受けて、入力されたグループＩＤに属する端末ＩＤを生成する。そして、端末ＩＤ生成部３３０は、ＩＤ登録部３４０に対して、生成した端末ＩＤを出力し、端末ＩＤの重複確認および登録を指示する。
【００３８】
ＩＤ登録部３４０は、割り当て済みの端末ＩＤと重複しないように、受信端末５００に対して端末ＩＤを割り当てる。
【００３９】
具体的には、例えば、ＩＤ登録部３４０は、通信ネットワーク２００に接続する通信インタフェース（図示せず）を有する。ＩＤ登録部３４０は、端末ＩＤ生成部３３０あるいはＩＤ登録部３４０からの指示を受けて、端末ＩＤが割り当て可能か否かをＩＤ管理部３１０に問い合わせる。そして、ＩＤ登録部３４０は、割り当て可能である場合、対応する受信端末５００へ送信し、ＩＤ管理部３１０に割り当て済みの端末ＩＤとして登録する。また、ＩＤ登録部３４０は、割り当て不可能である場合、端末ＩＤ生成部３３０に対して、別の端末ＩＤの生成を指示する。
【００４０】
なお、ＩＤ登録部３４０は、ユーザインタフェースを用いて、登録結果をユーザに提示してもよい。また、端末ＩＤ生成部３３０は、逐次端末ＩＤを生成するのではなく、既に用意された端末ＩＤの中から端末ＩＤを選択し、選択した端末ＩＤを出力してもよい。この場合、端末ＩＤ生成部３３０は、例えば、ＩＤ管理部３１０から割り当て可能な端末ＩＤの一覧を取得してユーザに提示して、端末ＩＤの選択を受け付ける。なお、この場合、ＩＤ登録部３４０は、割り当て可能か否かの問い合わせを行わなくてもよい。
【００４１】
図３は、上述の発番ルールの一例を説明するための図である。
【００４２】
ＩＤ管理部３１０は、例えば、図３に示すグループＩＤのリスト６１１を格納する。リスト６１１に含まれるグループＩＤは、いずれのグループＩＤのペアの間で排他的論理和を行っても、その結果が、反転値ブロックのみの連結から構成されないようになっている。反転値ブロックとは、上述の通り、互いに反転の関係にある対のブロックで構成される反転値ブロック対に含まれるブロックである。
【００４３】
例えば、図３に示すように、グループＩＤのリスト６１１は、「０００００００００」というグループＩＤと、「００００００００１」というグループＩＤとを記述する。これらの排他的論理和結果を、３桁ずつのブロックに分離して表示する（以下、各ビット列を、同様に３桁ずつ分離して記載する）と、「０００ ０００ ００１」となる。
【００４４】
すなわち、このグループＩＤの排他的論理和結果は、例えば、１つ目のブロック「０００」と３つ目のブロック「００１」とが互いに反転の関係となっておらず、反転値ブロックのみの連結から成っていない。
【００４５】
なお、仮に、本実施の形態の発番ルールに従わずに、例えば「０００００００００」というグループＩＤと「０００１１１０００」というグループＩＤ（図示せず）とが発番されたとする。この場合、これらの排他的論理和結果は、３桁ずつのブロックに分離して表示すると、「０００ １１１ ０００」となる。このグループＩＤの排他的論理和結果は、１つ目のブロック「０００」と２つ目のブロック「１１１」と３つ目のブロック「０００」はすべて互いに反転の関係となっている。すなわち、本実施の形態の発番ルールに従わないグループＩＤ同士の排他的論理和結果は、反転値ブロックのみの連結となる。本実施の形態の発番ルールに従って発番されたグループＩＤは、このような関係にはならない。
【００４６】
発番ルールは、例えば、リスト６１１からグループＩＤを選択することを規定する。すなわち、発番ルールは、他のグループＩＤとの排他的論理和結果が、反転値ブロックのみの連結から成らないようなビット列であるグループＩＤを選択する規則を含む。また、発番ルールは、選択されたグループＩＤとの排他的論理和結果が、マスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列を、端末ＩＤとして生成する規則を含む。
【００４７】
このような発番ルールに沿って端末ＩＤを生成するため、図３に示すように、例えば、端末ＩＤ生成部３３０は、以下のような演算を行う。
【００４８】
まず、端末ＩＤ生成部３３０は、「１１０ １００ １００」というグループＩＤ６１２に対して、｛０００，１１１｝というマスク値ブロック対６１３を用いて、「１１１ ０００ １１１」というランダムブロック６１４を生成する。ランダムブロック６１４は、マスク値ブロック対（「０００」および「１１１」）に属するマスク値ブロックをランダムに選択して連結したものである。そして、端末ＩＤ生成部３３０は、グループＩＤ６１２とランダムブロック６１４との排他的論理和をとり、「００１ １００ ０１１」という端末ＩＤ６１５を生成する。
【００４９】
ランダムブロックは、３つのブロックの組み合わせであるため、８パターンのビット列を取り得る。なお、端末ＩＤ生成部３３０は、端末ＩＤが属するグループＩＤと一致するビット列は、端末ＩＤに割り当てないようにしても良い。この場合、端末ＩＤのリスト６１６に示すように、１つのグループＩＤに対して、グループＩＤと一致する１パターンを除いた、７パターンの端末ＩＤが生成され得る。
【００５０】
このようにして選択されるグループＩＤおよび生成される端末ＩＤは、上述の発番ルールを満たす。すなわち、各端末ＩＤは、その端末ＩＤが属するグループＩＤ（グループ内の他の端末ＩＤも）との排他的論理和結果が、マスク値ブロックしか含まなくなるという特徴を有する。そして、各端末ＩＤは、他のグループＩＤ（他のグループの端末ＩＤも）との排他的論理和をとったとき、マスク値ブロック以外のブロックを含むことになるという特徴を有する。
【００５１】
このようなＩＤ発番装置３００は、送信端末４００と各受信端末５００との間で、秘匿化された状態での暗号鍵の共有を可能にするような、端末ＩＤ（グループＩＤ）の発番を行うことができる。
【００５２】
図４は、送信端末４００の構成を示すブロック図である。
【００５３】
図４において、送信端末４００は、ランダムブロック生成部４１０、問合せＩＤ生成部４２０、および送信部４３０を有する。
【００５４】
ランダムブロック生成部４１０は、マスク値ブロックをランダムに選択して連結したランダムブロックを生成する。
【００５５】
具体的には、例えば、ランダムブロック生成部４１０は、問合せＩＤ生成部４２０からの要求を受けて、新たなランダムブロックを生成する。そして、ランダムブロック生成部４１０は、生成したランダムブロックを、問合せＩＤ生成部４２０へ出力する。
【００５６】
問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵を共有すべき受信端末５００（以下、適宜「宛先端末」という）のＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果に対して、所定の鍵埋め込みルール（以下単に「鍵埋め込みルール」という）に従って暗号鍵を埋め込んで得られるビット列を、問合せＩＤとして生成する。
【００５７】
具体的には、例えば、問合せＩＤ生成部４２０は、自己または他の機能部（図示せず）が保持または生成した暗号鍵を取得する。また、問合せＩＤ生成部４２０は、ユーザ操作や他の装置からの指示により、宛先端末のＩＤを取得する。なお、暗号鍵のビットサイズは、宛先端末のＩＤを構成するビット列を上述の所定のビットサイズで分割した際の分割数（本実施の形態では３）である。問合せＩＤ生成部４２０は、ランダムブロック生成部４１０からランダムブロックを取得する。そして、問合せＩＤ生成部４２０は、宛先端末のＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果に、鍵埋め込みルールに従って暗号鍵を埋め込み、問合せＩＤを生成する。そして、問合せＩＤ生成部４２０は、生成した問合せＩＤを、送信部４３０へ出力する。
【００５８】
本実施の形態において、問合せＩＤ生成部４２０は、グループＩＤを、問合せＩＤの生成に用いるものとする。すなわち、送信端末４００は、宛先端末として、特定のグループに属する全ての受信端末５００を指定する。
【００５９】
送信部４３０は、宛先端末を含む複数の装置に対して、下りメッセージを送信する。
【００６０】
具体的には、例えば、送信部４３０は、通信ネットワーク２００に接続する通信インタフェース（図示せず）を有する。送信部４３０は、問合せＩＤまたは問合せＩＤを付加した下りメッセージを、通信ネットワーク２００にブロードキャスト（同報送信）する。下りメッセージのどの領域に問合せＩＤが記述されるかは、予め定められているものとする。後述するが、各受信端末５００は、問合せＩＤが付加された下りメッセージが通信ネットワーク２００にブロードキャストされたとき、その下りメッセージを受信し、問合せＩＤを抽出する。したがって、送信部４３０は、上記ブロードキャストにより、問合せＩＤを、宛先端末を含む複数の装置に対して送信する。
【００６１】
図５は、上述の鍵埋め込みルールの一例を説明するための図である。
【００６２】
鍵埋め込みルールは、予め定められた、暗号鍵の各ビット値に対応する、各ブロックのビット位置の値を反転させる規則である。この規則は、ブロック位置対応関係およびビット位置対応関係（以下「位置対応関係」と総称する）に基づく。ブロック位置対応関係とは、暗号鍵のビット位置と、宛先端末のＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果を上述の所定のビットサイズ（本実施の形態では３）ずつ分割したブロックの位置との間の、対応関係である。また、ビット位置対応関係は、暗号鍵のビット値とブロック内のビット位置との間の対応関係である。
【００６３】
本実施の形態において、ブロック位置対応関係は、暗号鍵の前方からのビット順序が、上記排他的論理和結果を分割したブロックの前方からの順序と対応するような、対応関係とする。また、ビット位置対応関係は、暗号鍵のビット値「１」が、上記ブロック内の１ビット目に対応し、暗号鍵のビット値「０」が、上記ブロック内の２ビット目に対応するような、対応関係とする。
【００６４】
このような鍵埋め込みルールに沿って問合せＩＤを生成するため、図５に示すように、ランダムブロック生成部４１０および問合せＩＤ生成部４２０は、例えば、以下のような演算を行う。
【００６５】
ランダムブロック生成部４１０は、「０１０ １１１ １１０」というグループＩＤ６２１を取得したとする。この場合、ランダムブロック生成部４１０は、グループＩＤ６２１に対して、｛０００，１１１｝というマスク値ブロック対６２２を用いて、「０００ １１１ ０００」というランダムブロック６２３を生成する。この場合、問合せＩＤ生成部４２０は、「０１０ ０００ １１０」という、グループＩＤ６２１とランダムブロック６２３との排他的論理和結果６２４を算出する。
【００６６】
そして、問合せＩＤ生成部４２０は、「１ １ ０」という暗号鍵６２５を取得したとする。この場合、問合せＩＤ生成部４２０は、排他的論理和結果６２４に対して、反転ビット６２６を、１ブロック目から順に、「１ビット目、１ビット目、２ビット目」とする。すなわち、問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵のｍ番目のビット値が１である場合、排他的論理和結果のｍ番目のブロックの１番目のビット値を反転させる。また、問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵のｍ番目のビット値が０である場合、排他的論理和結果のｍ番目のブロックの２番目のビット値を反転させる。これにより、問合せＩＤ生成部４２０は、「１１０ １００ １００」という、暗号鍵６２５が埋め込まれた問合せＩＤ６２７を生成する。
【００６７】
このような送信端末４００は、宛先端末のＩＤおよび暗号鍵を秘匿化した状態で、宛先端末に対して暗号鍵を送信することができる。
【００６８】
図６は、受信端末５００の構成を示すブロック図である。
【００６９】
図６において、受信端末５００は、端末ＩＤ保持部５１０、受信部５２０、問合せＩＤ解析部５２５、および暗号鍵抽出部５３０を有する。
【００７０】
端末ＩＤ保持部５１０は、受信端末５００に割り当てられた端末ＩＤ（グループＩＤ）を保持する。
【００７１】
具体的には、例えば、端末ＩＤ保持部５１０は、後述の受信部５２０を介してＩＤ発番装置３００から自端末宛てに送信された端末ＩＤを取得し、これを保持する。また、端末ＩＤ保持部５１０は、問合せＩＤ解析部５２５からの要求に応じて、保持する端末ＩＤを問合せＩＤ解析部５２５へ出力する。
【００７２】
受信部５２０は、自端末を宛先に含む情報を受信する。
【００７３】
具体的には、例えば、受信部５２０は、通信ネットワーク２００に接続する通信インタフェース（図示せず）を有する。受信部５２０は、ＩＤ発番装置３００から自端末宛への割り当て対象となる端末ＩＤが送信されたとき、その端末ＩＤを受信し、端末ＩＤ保持部５１０へ出力する。また、受信部５２０は、送信端末４００から、問合せＩＤが付加された下りメッセージが通信ネットワーク２００にブロードキャストされたとき、その下りメッセージを受信し、問合せＩＤ解析部５２５へ出力する。
【００７４】
問合せＩＤ解析部５２５は、受信部５２０を介して、送信端末４００から、問合せＩＤを受信する。
【００７５】
具体的には、例えば、問合せＩＤ解析部５２５は、受信部５２０から入力された下りメッセージから、問合せＩＤを取得する。そして、問合せＩＤ解析部５２５は、端末ＩＤ保持部５１０から端末ＩＤ（グループＩＤ）を取得し、下りメッセージの問合せＩＤと端末ＩＤとに基づいて自端末が属するグループ（以下「自グループ」という）宛ての下りメッセージであるか否かを判断する。問合せＩＤ解析部５２５は、自グループ宛ての下りメッセージである場合には、問合せＩＤおよび端末ＩＤを、暗号鍵抽出部５３０へ出力する。
【００７６】
暗号鍵抽出部５３０は、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果から、所定の鍵抽出ルール（以下単に「鍵抽出ルール」という）に従って暗号鍵の抽出を行う。
【００７７】
具体的には、例えば、暗号鍵抽出部５３０は、抽出した暗号鍵を、受信した通信データの復号や送信端末４００へ送信する通信データの暗号化を行う機能部（図示せず）へ出力する。
【００７８】
図７は、上述の鍵抽出ルールの一例を説明するための図である。
【００７９】
鍵抽出ルールは、問合せＩＤと前記端末ＩＤとの排他的論理和結果に対して、上述のブロック位置対応関係およびビット位置対応関係（位置対応関係）を適用したときに基の暗号鍵として得られるビット列を、暗号鍵として取得する規則である。
【００８０】
このような鍵抽出ルールに沿って暗号鍵を抽出するため、図７に示すように、問合せＩＤ解析部５２５および暗号鍵抽出部５３０は、以下のような演算を行う。
【００８１】
まず、問合せＩＤ解析部５２５は、「１１０ １００ １００」という問合せＩＤ６３１を抽出し、「１０１ ０００ ００１」という端末ＩＤ６３２を取得したとする。この場合、問合せＩＤ解析部５２５は、「０１１ １００ １０１」という問合せＩＤ６３１と端末ＩＤ６３２との排他的論理和結果６３３を算出する。
【００８２】
問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和は、つまり、端末ＩＤが属するグループＩＤと、ランダムブロックと、端末ＩＤとの排他的論理和に、暗号鍵を埋め込んだビット列である。
【００８３】
一方で、端末ＩＤが属するグループＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果は、上述の通り、マスク値ブロックしか含まない。また、マスク値ブロックのみから成るビット列とマスク値ブロックのみから成るランダムブロックとの排他的論理和結果は、やはりマスク値ブロックしか含まない。
【００８４】
したがって、端末ＩＤが基のグループＩＤに属している場合、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果は、必ず、マスク値ブロックのみから成るビット列に暗号鍵が埋め込まれたビット列となる。
【００８５】
更に、暗号鍵の埋め込みは、上述の通り、各ブロックの１ビット目または２ビット目を反転させて行われる。したがって、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果は、マスク値ブロックの１ビット目または２ビット目を反転させた４種類のブロック「１００、０１０、０１１、１０１」しか含まなくなる。以降、この４種類のブロック「１００、０１０、０１１、１０１」は、「宛先値ブロック群」と記載する。
【００８６】
以下、マスク値ブロックの１ビット目または２ビット目を反転させたブロックは「宛先値ブロック」と記載する。宛先値ブロックは、つまり、上述のビット位置対応関係に従って暗号鍵のビット値をマスク値に埋め込んだ結果が、取り得る値である。
【００８７】
したがって、図７に示すように、問合せＩＤ解析部５２５は、問合せＩＤ６３１と端末ＩＤ６３２との排他的論理和結果６３３が、宛先値ブロック群６３４｛１００，０１０，０１１，１０１｝のみから成るか否かを判断する。そして、問合せＩＤ解析部５２５は、この判断をもって、問合せＩＤが自グループ宛てのものであるか否かを判断する。
【００８８】
図７に示す例では、排他的論理和結果６３３は宛先値ブロック群６３４｛１００，０１０，０１１，１０１｝のみから成る。したがって、問合せＩＤ解析部５２５は、問合せＩＤ６３１および端末ＩＤ６３２を、暗号鍵抽出部５３０へ出力する。
【００８９】
暗号鍵抽出部５３０は、排他的論理和結果６３３のブロックごとに、反転しているビット位置を判定し、反転ビット６３６を、１ブロック目から順に、「１ビット目、１ビット目、２ビット目」と判定する。そして、暗号鍵抽出部５３０は、上述の位置対応関係から、「１ １ ０」という暗号鍵６３７を抽出する。この暗号鍵６３７は、図５に示した、問合せＩＤに埋め込まれた暗号鍵６２５と同一である。
【００９０】
なお、先でも述べたように、端末ＩＤが基のグループＩＤに属していない場合、グループＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果は、必ずマスク値ブロック以外を含む。つまり、暗号鍵の抽出元となる問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果は、宛先値ブロック以外のブロックを含むことになる。加えて、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果には、宛先値ブロックに一致するブロックが偶然含まれる場合もある。したがって、宛先端末以外の装置は、各ブロックのどのビット位置が反転されているのかを判断することができず、問合せＩＤに埋め込まれた暗号鍵を正しく抽出することはできない。
【００９１】
また、問合せＩＤは、同一の宛先端末および暗号鍵であっても、ランダムブロックによりランダムに変化する。したがって、個々の問合せＩＤの宛先端末のグループＩＤおよび端末ＩＤを特定することは難しい。
【００９２】
したがって、第三者が、問い合わせＩＤから直接に暗号鍵を抽出したり、グループＩＤおよび端末ＩＤに基づいて問合せＩＤから暗号鍵を推定したりすることは、非常に困難である。
【００９３】
このような受信端末５００は、送信端末４００から自グループ宛ての問合せＩＤを受信し、受信した問合せＩＤから暗号鍵を正しく抽出することができる。
【００９４】
以上で、装置の構成についての説明を終える。
【００９５】
次に、各装置の動作について説明する。
【００９６】
図８は、ＩＤ発番装置３００の動作の一例を示すフローチャートである。
【００９７】
まず、ステップＳ１０１０において、グループＩＤ選択部３２０は、端末ＩＤの割り当てが必要か否かを判断する。端末ＩＤの割り当てが必要な場合とは、例えば、ユーザインタフェースを介してユーザからの指示があった場合、受信端末５００から要求があった場合、通信ネットワーク２００への新たな受信端末５００の接続が検出された場合である。グループＩＤ選択部３２０は、端末ＩＤの割り当てが必要ではない場合（Ｓ１０１０：ＮＯ）、ステップＳ１０２０へ進む。また、グループＩＤ選択部３２０は、端末ＩＤの割り当てが必要である場合（Ｓ１０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１０３０へ進む。
【００９８】
ステップＳ１０３０において、グループＩＤ選択部３２０は、端末ＩＤの割り当て対象となる受信端末５００に対して、グループＩＤを選択する。
【００９９】
そして、ステップＳ１０５０において、端末ＩＤ生成部３３０は、マスク値ブロックを用いて、ランダムブロックを生成する。
【０１００】
そして、ステップＳ１０６０において、端末ＩＤ生成部３３０は、グループＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果を、端末ＩＤとして生成する。
【０１０１】
そして、ステップＳ１０７０において、ＩＤ登録部３４０は、ＩＤ管理部３１０に問い合わせて、生成された端末ＩＤに、既に登録されている端末ＩＤとの重複があるか否かを判断する。ＩＤ登録部３４０は、ＩＤ端末の重複がある場合（Ｓ１０７０：ＹＥＳ）、ステップＳ１０５０へ戻り、端末ＩＤ生成部３３０に他の端末ＩＤを生成させる。また、ＩＤ登録部３４０は、ＩＤ端末の重複がない場合（Ｓ１０７０：ＮＯ）、ステップＳ１０８０へ進む。
【０１０２】
ステップＳ１０８０において、ＩＤ登録部３４０は、割り当て対象となる受信端末５００へ送信し、端末ＩＤをＩＤ管理部３１０に登録して、当該受信端末５００に端末ＩＤを割り当てる。
【０１０３】
そして、ステップＳ１０２０において、グループＩＤ選択部３２０は、ユーザインタフェースを介したユーザ操作などにより、処理の終了を指示されたか否かを判断する。グループＩＤ選択部３２０は、処理の終了を指示されていない場合（Ｓ１０２０：ＮＯ）、ステップＳ１０１０へ戻る。また、グループＩＤ選択部３２０は、処理の終了を指示された場合（Ｓ１０２０：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【０１０４】
このような動作により、ＩＤ発番装置３００は、各受信端末５００に対して、重複しないように、秘匿化された状態での暗号鍵の共有を可能にするような端末ＩＤを発番することができる。
【０１０５】
なお、ＩＤ登録部３４０は、端末ＩＤを送信した受信端末５００から、端末ＩＤを受理したか否かを示す応答を受信し、受理された場合にのみ、端末ＩＤの登録を行うようにしてもよい。また、ＩＤ登録部３４０は、ユーザインタフェースを介して、登録の成否などの情報をユーザに提示し、もしくは、不受理の場合にはステップＳ１０５０へ戻って別の端末ＩＤが生成されるようにしてもよい。
【０１０６】
図９は、送信端末４００の動作の一例を示すフローチャートである。
【０１０７】
まず、ステップＳ２０１０において、問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵の送信が必要か否かを判断する。暗号鍵の送信が必要な場合とは、例えば、通信指示装置（図示せず）からグループＩＤと通信データを受け取って通信データの送信を指示された場合や、通信データの送信の対象となる新たなグループが発生した場合である。問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵の送信が必要ではない場合（Ｓ２０１０：ＮＯ）、ステップＳ２０２０へ進む。また、問合せＩＤ生成部４２０は、暗号鍵の送信が必要である場合（Ｓ２０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４０へ進む。
【０１０８】
ステップＳ２０４０において、ランダムブロック生成部４１０は、マスク値ブロック対からマスク値ブロックをランダムに選択して、ランダムブロックを生成する。
【０１０９】
そして、ステップＳ２０５０において、問合せＩＤ生成部４２０は、グループＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果に、上述の鍵埋め込みルールで暗号鍵を埋め込んで、問合せＩＤを生成する。
【０１１０】
そして、ステップＳ２０６０において、送信部４３０は、問合せＩＤを、通信ネットワーク２００にブロードキャストすることにより、宛先端末へ送信する。
【０１１１】
そして、ステップＳ２０２０において、問合せＩＤ生成部４２０は、送信端末４００に備えられたユーザインタフェース（図示せず）を介したユーザ操作などにより、処理の終了を指示されたか否かを判断する。問合せＩＤ生成部４２０は、処理の終了を指示されていない場合（Ｓ２０２０：ＮＯ）、ステップＳ２０１０へ戻る。また、問合せＩＤ生成部４２０は、処理の終了を指示された場合（Ｓ２０２０：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【０１１２】
このような動作により、送信端末４００は、暗号鍵の送信が必要となるごとに、異なる問合せＩＤで暗号鍵を送信することができる。
【０１１３】
図１０は、受信端末５００の動作の一例を示すフローチャートである。
【０１１４】
なお、受信端末５００は、ＩＤ発番装置３００から既に端末ＩＤの割り当てを受け、これを保持しているものとする。また、受信端末５００は、ＩＤ発番装置３００から端末ＩＤを受信したときに、これを受理するか否かを示す応答を返信してもよい。
【０１１５】
まず、ステップＳ３０１０において、受信部５２０は、送信端末４００からブロードキャストされた下りメッセージを受信したか否かを判断する。受信部５２０は、下りメッセージを受信していない場合（Ｓ３０１０：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進む。また、受信部５２０は、下りメッセージを受信した場合（Ｓ３０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ３０３０へ進む。
【０１１６】
ステップＳ３０３０において、問合せＩＤ解析部５２５は、端末ＩＤ保持部５１０から自端末の端末ＩＤを取得し、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果を算出する。
【０１１７】
そして、ステップＳ３０４０において、問合せＩＤ解析部５２５は、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果を、上述の所定のビットサイズ（本実施の形態では３）ごとに分割し、ブロック化する。
【０１１８】
そして、ステップＳ３０５０において、問合せＩＤ解析部５２５は、排他的論理和結果が宛先値ブロック群｛１００，０１０，０１１，１０１｝の宛先値ブロックのみから成るか否かを判断する。具体的には、問合せＩＤ解析部５２５は、例えば、宛先値ブロック群を予め保持し、排他的論理和結果を分割した各ブロックを、各宛先値ブロックと比較する。問合せＩＤ解析部５２５は、排他的論理和結果が宛先値ブロックのみの連結から成らない場合（Ｓ３０５０：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進む。また、問合せＩＤ解析部５２５は、排他的論理和結果が宛先値ブロックのみの連結から成る場合（Ｓ３０５０：ＹＥＳ）、ステップＳ３０６０へ進む。
【０１１９】
ステップＳ３０６０において、暗号鍵抽出部５３０は、問合せＩＤと端末ＩＤとの排他的論理和結果から、上述の鍵抽出ルールで、暗号鍵を抽出する。
【０１２０】
そして、ステップＳ３０２０において、問合せＩＤ解析部５２５は、ユーザインタフェースを介したユーザ操作などにより、処理の終了を指示されたか否かを判断する。問合せＩＤ解析部５２５は、処理の終了を指示されていない場合（Ｓ３０２０：ＮＯ）、ステップＳ３０１０へ戻る。また、問合せＩＤ解析部５２５は、処理の終了を指示された場合（Ｓ３０２０：ＹＥＳ）、一連の処理を終了する。
【０１２１】
このような動作により、受信端末５００は、送信端末４００から自グループ宛ての問合せＩＤが送信されるごとに、これを受信し、暗号鍵を正しく抽出することができる。
【０１２２】
以上のように、本実施の形態に係る通信システム１００は、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うことができる。また、通信システム１００は、ビット列間の排他的論理和の性質を利用して、端末ＩＤの発番、問合せＩＤの生成し、グループに属する受信端末のみが正しく暗号鍵の抽出が行えるようにするので、暗号鍵をセキュアに共有することができる。
【０１２３】
また、通信システム１００は、従来技術のようにグループＩＤと暗号鍵の間には関係性を持たない。言い換えると、通信システム１００は、例えグループＩＤと暗号鍵が漏洩した場合でも、その影響範囲を、同じグループに属する受信端末５００に止めることができる。また、通信システム１００は、通信の宛先となるグループＩＤを、従来技術のように平文で用いるのではなく、ランダムブロックでランダムに変換して通信で利用する。このため、通信システム１００は、個々の下りメッセージがどのグループ宛てであるかを、そのグループに属さない端末に対しては秘密にすることができる。これにより、通信を傍受し悪用を考える悪意の第三者は任意の通信を特定することができない。すなわち、通信システム１００は、従来技術に比べて、暗号鍵をよりセキュアに共有することができる。
【０１２４】
また、通信システム１００は、各受信端末５００の端末ＩＤやグループＩＤを秘匿化することができるため、第三者による通信のトレースを防止することができる。
【０１２５】
また、通信システム１００は、通信先の指定のために管理すべき項目がグループＩＤのみで良いため、送信端末４００のメモリ量を節約することができる。更に、通信システム１００は、グループＩＤと同一サイズのビット列に、グループＩＤと暗号鍵とを混ぜて埋め込んで送信することができるので、下りメッセージの長さを短縮することができる。すなわち、通信システム１００は、暗号鍵を少ないリソースで共有することができる。
【０１２６】
なお、通信システム１００は、ＩＤ発番装置３００を必ずしも有さなくてもよい。この場合、各受信端末５００に、例えば、製造時などに、上述の発番手法などを用いて発番された端末ＩＤを予め保持させればよい。
【０１２７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、共有された暗号鍵を用いて、送信端末から各受信端末が保持する端末データの収集をグループ単位で行う例である。本実施の形態に係る送信端末および受信端末は、実施の形態１の図１と同様の通信システムにおいて用いられるものである。
【０１２８】
また、本実施の形態において、各端末は、通信データの暗号化および復号に、共通の暗号化方式を用いるものとする。この暗号化方式は、例えば、ＡＥＳ暗号方式（Advanced Encryption Standard）や、ＤＥＳ暗号方式（Data Encryption Standard）を採用することができる。
【０１２９】
まず、本実施の形態に係る各装置の構成について説明する。
【０１３０】
図１１は、本実施の形態に係る送信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図４に対応するものである。図４と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０１３１】
図１１において、送信端末４００ａは、暗号鍵生成部４４０ａ、データ暗号化部４５０ａ、受信部４６０ａ、およびデータ復号部４７０ａを更に有する。
【０１３２】
本実施の形態において、送信端末４００ａは、通信指示装置７００ａから、指定したグループからデータを収集する旨の指示を受け付けるものとする。この指示の際、通信指示装置７００ａは、送信端末４００ａに対して、受信端末が保持する端末データの送信端末４００ａへの送信の指示（以下「上りデータ送信指示」という）を内容とする通信データとグループＩＤとを出力する。また、問合せＩＤ生成部４２０は、通信指示装置７００ａからグループＩＤを入力されるごとに、問合せＩＤを生成する必要があると判断し、暗号鍵生成部４４０ａに対して暗号鍵の生成を指示する。なお、通信指示装置７００ａは、送信端末４００ａと一体的に設けられた装置であってもよいし、送信端末４００ａとは別に設けられた装置であってもよい。
【０１３３】
暗号鍵生成部４４０ａは、ランダムなビット列を上述の暗号鍵として生成する。
【０１３４】
具体的には、例えば、暗号鍵生成部４４０ａは、問合せＩＤ生成部４２０からの要求を受けて、暗号鍵のビットサイズ（本実施の形態では３）の乱数を発生させて、暗号鍵を生成する。そして、暗号鍵生成部４４０ａは、生成した暗号鍵を、問合せＩＤ生成部４２０、データ暗号化部４５０ａ、およびデータ復号部４７０ａへ出力する。
【０１３５】
データ暗号化部４５０ａは、誤り検出符号が付加された通信データを、暗号鍵を用いて暗号化して、暗号化データを生成する。
【０１３６】
具体的には、例えば、データ暗号化部４５０ａは、通信指示装置７００ａから通信データを入力されるごとに、その通信データに対応して暗号鍵生成部４４０ａから入力された暗号鍵を用いて、通信データを暗号化する。このとき、データ暗号化部４５０ａは、通信データに、まず、チェックサムを算出し、これを通信データに付加する。そして、データ暗号化部４５０ａは、チェックサムが付加された通信データに対して、上述の共通の暗号化方式を用いて暗号化処理を行い、暗号化データＥＫを生成する。そして、データ暗号化部４５０ａは、生成した暗号化データを、送信部４３０へ出力する。
【０１３７】
チェックサムとは、誤り検出符号の一種であり、誤り検出の対象となるデータを数値とみなし、各ビットの和を計算した値である。すなわち、通信データの各ビットの和を、チェックサムと比較することにより、通信データに誤りがあるか否かを判断することができる。本実施の形態においては、チェックサムを付加することにより、暗号化データが正しく復号されたか否か、つまり、暗号鍵の共有が正しく行われたか否かを判断することが可能となる。
【０１３８】
送信部４３０は、問合せＩＤと暗号化データとを含む下りメッセージを生成し、複数の装置に対して送信する。
【０１３９】
具体的には、例えば、送信部４３０は、問合せＩＤと暗号化データＥＫとを含む下りメッセージを生成して、宛先端末へ送信する。
【０１４０】
図１２は、下りメッセージの構成の一例を示す図である。
【０１４１】
図１２に示すように、下りメッセージ８１０は、問合せＩＤ８１１および暗号化データ８１２（ＥＫ）を含む。問合せＩＤ８１１は、上述の通り、グループＩＤおよび暗号鍵を含む。また、暗号化データ８１２（ＥＫ）は、上述の通り、チェックサムが付加（結合）された通信データを含む。そして、暗号化データ８１２（ＥＫ）の生成に用いられた暗号鍵は、問合せＩＤ８１１に含まれている暗号鍵と同一である。下りメッセージ８１０から暗号鍵を抽出した受信端末は、例えば、その暗号鍵を用いて送信端末４００ａへ送信すべき通信データを暗号化し、上りメッセージに含めて送信端末４００ａへ送信する。
【０１４２】
図１１の受信部４６０ａは、受信端末５００ａ（図１４参照）から、通信データを暗号化した暗号化データを含む上りメッセージを受信する。
【０１４３】
具体的には、例えば、受信部４６０ａは、通信ネットワーク２００に接続する通信インタフェース（図示せず）を有する。受信部４６０ａは、受信端末から送信端末４００ａへと送信される上りメッセージを受信する。上りメッセージには、チェックサムが付加された送信元の端末ＩＤおよび通信データが、下りメッセージによって共有された暗号鍵を用いて暗号化され、暗号化データとして含まれている。そして、受信部４６０ａは、受信した上りメッセージに含まれる暗号化データを、データ復号部４７０ａへ出力する。
【０１４４】
図１３は、上りメッセージの構成の一例を示す図である。
【０１４５】
図１３に示すように、上りメッセージ８２０は、暗号化データ８２２（Ｅ'Ｋ）を含む。暗号化データ８２２（Ｅ'Ｋ）は、上述の通り、チェックサムが付加（結合）された、送信元（受信端末）の端末ＩＤおよび通信データを含む。そして、暗号化データ８２２（Ｅ'Ｋ）の生成に用いられた暗号鍵は、受信端末が下りメッセージによって受信した暗号鍵と同一である。
【０１４６】
データ復号部４７０ａは、上りメッセージに含まれる暗号化データを、暗号鍵を用いて復号する。
【０１４７】
具体的には、例えば、データ復号部４７０ａは、暗号鍵生成部４４０ａから入力された暗号鍵を用いて、受信部４６０ａから入力された暗号化データを復号する。次に、データ復号部４７０ａは、復号された送信元の端末ＩＤおよび通信データに対して、同様に復号されたチェックサムを用いて、誤り検出を行う。そして、データ復号部４７０ａは、誤りが検出されなかった場合、復号された端末ＩＤおよび通信データを、例えば通信指示装置７００ａへ出力する。
【０１４８】
このような送信端末４００ａは、指定されたグループに対して、下りメッセージにより、秘匿化された状態で上りデータ送信指示を送信し、受信した上りメッセージから、端末データを正しく抽出することができる。
【０１４９】
図１４は、本実施の形態に係る受信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態１の図６に対応するものである。図６と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０１５０】
図１４に示すように、受信端末５００ａは、データ復号部５４０ａ、受信データ記録部５５０ａ、端末データ保持部５６０ａ、データ暗号化部５７０ａ、および送信部５８０ａを有する。
【０１５１】
本実施の形態において、問合せＩＤ解析部５２５は、受信した下りメッセージが自グループ宛てのものであるとき（つまり、図１０のＳ３０５０：ＹＥＳのとき）、これを受信し、下りメッセージに含まれる暗号化データを、データ復号部５４０ａへ出力する。暗号鍵抽出部５３０は、抽出した暗号鍵を、データ復号部５４０ａおよびデータ暗号化部５７０ａへ出力する。また、端末ＩＤ保持部５１０は、データ暗号化部５７０ａからの要求に応じて、保持する端末ＩＤを出力する。また、端末データ保持部５６０ａは、データ暗号化部５７０ａからの要求に応じて、端末データを出力する。
【０１５２】
データ復号部５４０ａは、下りメッセージに含まれる暗号化データを、暗号鍵を用いて復号する。
【０１５３】
具体的には、例えば、データ復号部５４０ａは、暗号鍵抽出部５３０から入力された暗号鍵を用いて、問合せＩＤ解析部５２５から入力された暗号化データを復号する。データ復号部５４０ａは、復号されたデータに対して、同様に復号されたチェックサムを用いて、誤り検出を行う。そして、データ復号部５４０ａは、誤りが検出されなかった場合、復号されたデータ（チェックサムは除いてもよい）を、受信データとして、受信データ記録部５５０ａへ出力する。
【０１５４】
受信データ記録部５５０ａは、復号されたデータを、受信データとして記録する。
【０１５５】
具体的には、例えば、受信データ記録部５５０ａは、データ復号部５４０ａから入力された受信データを、受信端末５００ａの内部のメモリなどに記録する。また、受信データ記録部５５０ａは、受信データの内容に応じて各種処理を行う。
【０１５６】
本実施の形態において、受信データ記録部５５０ａは、受信データの内容が上りデータ送信指示であった場合、これを検出するものとする。そして、この場合、受信データ記録部５５０ａは、データ暗号化部５７０ａに対して、端末データを取得し、これを通信データとして暗号化を行うことを指示するものとする。
【０１５７】
端末データ保持部５６０ａは、送信端末４００ａへの送信の対象と成り得るデータを含むデータを、端末データとして保持する。送信端末４００ａが上述のセンサである場合、端末データは、例えば、センサが取得した測定データである。そして、端末データ保持部５６０ａは、データ暗号化部５７０ａからの要求に応じて、端末データをデータ暗号化部５７０ａへ出力する。
【０１５８】
データ暗号化部５７０ａは、暗号鍵を用いて、通信データを暗号化して、暗号化データを生成する。
【０１５９】
具体的には、例えば、データ暗号化部５７０ａは、受信データ記録部５５０ａからの指示を受けて、端末ＩＤ保持部５１０から端末ＩＤを取得し、端末データ保持部５６０ａから端末データを通信データとして取得する。データ暗号化部５７０ａは、端末ＩＤと通信データとを連結したデータに対して、誤り検出符号を付加する。データ暗号化部５７０ａは、誤り検出符号を付加した通信データおよび端末送信データを、入力された暗号鍵を用いて暗号化して、暗号化データを生成する。そして、データ暗号化部５７０ａは、生成した暗号化データを、送信部５８０ａへ出力する。
【０１６０】
送信部５８０ａは、暗号化データを含む上りメッセージを生成し、送信端末４００ａに対して送信する。
【０１６１】
具体的には、例えば、送信部５８０ａは、通信ネットワーク２００に接続する通信インタフェース（図示せず）を有する。送信部５８０ａは、入力された暗号化データを含む上りメッセージ（図１３参照）を生成し、送信端末４００ａへ送信する。
【０１６２】
このような受信端末５００ａは、下りメッセージから、自グループ宛ての上りデータ送信指示を正しく抽出し、上りメッセージにより、秘匿化された状態で端末データを送信することができる。
【０１６３】
以上で、本実施の形態に係る各装置の構成についての説明を終える。
【０１６４】
次に、本実施の形態に係る各装置の動作について説明する。
【０１６５】
図１５は、送信端末４００ａの動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態１の図９に対応するものである。図９と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０１６６】
まず、ステップＳ２０１０ａにおいて、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ａは、グループを指定した上りデータ送信指示があるか否かを判断する。具体的には、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ａは、通信指示装置７００ａから、グループＩＤと上りデータ送信指示の通信データとの組を入力されたか否かを判断する。
【０１６７】
問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ａは、当該指示がない場合（Ｓ２０１０ａ：ＮＯ）、後述のステップＳ２０７０ａへ進む。また、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ａは、当該指示がある場合（Ｓ２０１０ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４０〜Ｓ２０５０を経て、ステップＳ２０５１ａへ進む。
【０１６８】
ステップＳ２０５１ａにおいて、暗号鍵生成部４４０ａは、ランダムなビット列を、暗号鍵として生成する。
【０１６９】
そして、ステップＳ２０５２ａにおいて、データ暗号化部４５０ａは、上りデータ送信指示の通信データ、およびチェックサムから、暗号鍵を用いて、暗号化データを生成する。具体的には、データ暗号化部４５０ａは、端末ＩＤと通信データとを連結したデータに対して、チェックサムを算出して付加する。そして、チェックサムが付加された端末ＩＤおよび通信データを、暗号鍵により暗号化する。
【０１７０】
そして、ステップＳ２０６０ａにおいて、送信部４３０は、問合せＩＤと暗号化データＥＫとを含む下りメッセージ（図１２参照）を、ブロードキャストにより、指定されたグループの受信端末５００ａへ送信する。
【０１７１】
そして、ステップＳ２０７０ａにおいて、受信部４６０ａは、上りメッセージ（図１３参照）を受信したか否かを判断する。受信部４６０ａは、上りメッセージを受信していない場合（Ｓ２０７０ａ：ＮＯ）、ステップＳ２０２０へ進む。また、受信部４６０ａは、上りメッセージを受信した場合（Ｓ２０７０ａ：ＹＥＳ）、受信した上りメッセージに含まれる暗号化データをデータ復号部４７０ａへ出力して、ステップＳ２０８０ａへ進む。
【０１７２】
ステップＳ２０８０ａにおいて、データ復号部４７０ａは、暗号鍵を用いた暗号化データの復号と、復号された端末ＩＤおよび通信データの誤り検出を行う。
【０１７３】
そして、ステップＳ２０９０ａにおいて、データ復号部４７０ａは、復号されたデータに誤りがあるか否かを判断する。データ復号部４７０ａは、誤りがある場合（Ｓ２０９０ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ２０２０へ進む。また、データ復号部４７０ａは、誤りがない場合（Ｓ２０９０ａ：ＮＯ）、ステップＳ２１００ａへ進む。
【０１７４】
ステップＳ２１００ａにおいて、データ復号部４７０ａは、復号した端末ＩＤおよび通信データを組にして通信指示装置７００ａへ出力し、ステップＳ２０２０へ進む。
【０１７５】
このような動作により、送信端末４００ａは、指定されたグループから、端末データを収集することができる。
【０１７６】
図１６は、受信端末５００ａの動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態１の図１０に対応するものである。図１０と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０１７７】
受信端末５００ａは、下りメッセージを受信した場合（Ｓ３０１０：ＹＥＳ）、ステップＳ３０３０〜Ｓ３０６０を経て、ステップＳ３０７０ａへ進む。なお、受信端末５００ａは、暗号鍵を取得することができない場合（つまりステップＳ３０５０：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進むようにしてもよい。
【０１７８】
ステップＳ３０７０ａにおいて、データ復号部５４０ａは、暗号鍵を用いた暗号化データの復号と、復号された端末ＩＤおよび通信データの誤り検出を行う。
【０１７９】
そして、ステップＳ３０８０ａにおいて、データ復号部５４０ａは、復号された端末ＩＤおよび通信データに誤りがあるか否かを判断する。データ復号部５４０ａは、誤りがある場合（Ｓ３０８０ａ：ＹＥＳ）、ステップ３０９０ａへ進む。また、データ復号部５４０ａは、誤りがない場合（Ｓ３０８０ａ：ＮＯ）、ステップＳ３１００ａへ進む。
【０１８０】
ステップＳ３０９０ａにおいて、データ復号部５４０ａは、暗号鍵抽出部５３０に対し、誤りが検出されたデータと共に受信した暗号鍵を破棄させて、ステップＳ３０２０へ進む。これは、暗号鍵または通信データの少なくとも一方が誤っている可能性が高いからである。
【０１８１】
ステップＳ３１００ａにおいて、受信データ記録部５５０ａは、復号された受信データを記録する。
【０１８２】
そして、ステップＳ３１１０ａにおいて、受信データ記録部５５０ａは、新たに記録した受信データ（下りメッセージに含まれていた通信データ）が、上りデータ送信指示であるか否かを判断する。受信データ記録部５５０ａは、受信データが上りデータ送信指示ではない場合（Ｓ３１１０ａ：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進む。また、受信データ記録部５５０ａは、受信データが上りデータ送信指示である場合（Ｓ３１１０ａ：ＹＥＳ）、ステップＳ３１２０ａへ進む。なお、受信データ記録部５５０ａは、受信データが他の指示を含む場合には、その指示に応じた処理を行う。
【０１８３】
ステップＳ３１２０ａにおいて、データ暗号化部５７０ａは、端末データ保持部５６０ａが保持する端末データを、通信データとして取得する。そして、データ暗号化部５７０ａは、端末ＩＤ、通信データ、およびチェックサムから、暗号鍵を用いて、暗号化データを生成する。具体的には、データ暗号化部５７０ａは、端末ＩＤと通信データとを連結したデータに対して、チェックサムを算出して付加する。そして、チェックサムが付加された端末ＩＤおよび通信データを、暗号鍵により暗号化する。
【０１８４】
そして、ステップＳ３１３０ａにおいて、送信部５８０ａは、暗号化データＥ'Ｋを含む上りメッセージ（図１３参照）を、送信端末４００ａへ送信して、ステップＳ３０２０へ進む。
【０１８５】
このような動作により、受信端末５００ａは、自グループ宛ての上りデータ送信指示があったとき、端末データを送信端末４００ａへ送信することができる。
【０１８６】
以上で、本実施の形態に係る各装置の動作についての説明を終える。
【０１８７】
以上のように、本実施の形態に係る送信端末４００ａおよび受信端末５００ａを有する通信システムは、セキュアに共有された暗号鍵を用いて通信データの送受信を行うので、通信データを秘匿化された状態で送受信することができる。
【０１８８】
また、本通信システムは、受信端末５００ａにおいて、受信データが上りデータ送信指示であるとき、端末データを送信端末４００ａへ送信するので、グループ単位での情報収集を、簡単かつセキュアに行うことができる。
【０１８９】
また、本通信システムは、従来技術のように暗号鍵と端末ＩＤとの関係を１対１に固定せず、暗号鍵を要求の度にランダムな値とする。このため、暗号鍵は、漏洩したとしても、他の要求時の暗号鍵の推測に用いることができない。したがって、本通信システムは、従来技術に比べて、より高い秘匿性を確保して、通信データの送受信を行うことができる。
【０１９０】
また、本通信システムは、通信データに誤り検出符号を付加したデータに対して暗号鍵を用いる。これにより、本通信システムは、暗号鍵が正しく用いられていない場合に、これを検出することができ、通信の信頼性および安全性を向上させることができる。
【０１９１】
なお、送信端末４００ａの暗号鍵生成部４４０ａは、問合せＩＤのビットサイズおよび上述の所定のビットサイズが可変である場合には、問合せＩＤのビットサイズを所定のビットサイズで割り、暗号鍵のビットサイズを逐次算出してもよい。
【０１９２】
また、本通信システムにおいて、暗号鍵を用いた通信データの送信は、必ずしも、送信端末４００ａと受信端末５００ａの両方で行われなくてもよい。例えば、下り方向の通信データの送信を行わない場合には、送信端末４００ａのデータ暗号化部４５０ａや、受信端末５００ａのデータ復号部５４０ａおよび受信データ記録部５５０ａは、必ずしも備えなくてもよい。また、上り方向の通信データの送信を行わない場合は、受信端末５００ａは、端末データ保持部５６０ａ、データ暗号化部５７０ａ、および送信部５８０ａを備えなくてもよい。そして、送信端末４００ａは、受信部４６０ａおよびデータ復号部４７０ａは、備えなくてもよい。
【０１９３】
なお、送信端末４００ａは、暗号鍵と対応付けて、その暗号鍵を共有した相手先（端末グループ、受信端末５００ａ）の識別情報を記憶しておき、通信ごとに暗号鍵を使い分けるようにしてもよい。または、送信端末４００ａは、暗号鍵を格納した下りメッセージごとに一意に定まる時間情報などの識別情報を付加してもよい。この場合、受信端末５００ａは、下りメッセージから取得した識別情報を、上りメッセージに付加することにより、どの下りメッセージ（どの暗号鍵）に対応する上りメッセージであるかを、送信端末４００ａに通知することができる。
【０１９４】
また、送信端末４００ａは、上りデータ送信指示以外の内容の通信データを送信してもよい。
【０１９５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、共有された暗号鍵を用いて、送信端末から受信端末単位でデータ収集を行う例である。本実施の形態に係る送信端末および受信端末は、実施の形態１の図１と同様の通信システムにおいて用いられるものである。
【０１９６】
まず、各装置の構成について説明する。
【０１９７】
図１７は、本実施の形態に係る送信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１１に対応するものである。図１１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０１９８】
図１７において、送信端末４００ｂは、実施の形態２のデータ暗号化部４５０ａに代えて、データ暗号化部４５０ｂを有する。
【０１９９】
本実施の形態において、送信端末４００ｂは、通信指示装置７００ａから、指定した受信端末からデータを収集する旨の指示を受け付けるものとする。この指示の際、通信指示装置７００ａは、送信端末４００ｂに対して、上りデータ送信指示を内容とする通信データと、収集対象となる受信端末の端末ＩＤと、当該受信端末が属するグループのグループＩＤとを入力する。
【０２００】
データ暗号化部４５０ａは、自己の宛先を指定するデータを、暗号鍵を用いて暗号化して、暗号化データを生成する。
【０２０１】
具体的には、例えば、データ暗号化部４５０ａは、通信指示装置７００ａから入力された、通信データと端末ＩＤとを結合したデータを暗号化して、暗号化データを生成する。通信データに結合される端末ＩＤは、つまり、情報収集の対象として指定された受信端末の端末ＩＤである。この結果、送信部４３０が送信する下りメッセージに含まれる暗号化データには、端末ＩＤが含まれることになる。
【０２０２】
図１８は、下りメッセージの構成の一例を示す図であり、実施の形態２の図１２に対応するものである。
【０２０３】
図１８に示すように、本実施の形態における下りメッセージ８３０は、問合せＩＤ８３１および暗号化データ８３２（ＥＫ）を含む。問合せＩＤ８３１は、上述の通り、グループＩＤおよび暗号鍵を含む。また、暗号化データ８３２（ＥＫ）は、上述の通り、チェックサムが付加（結合）された通信データおよび受信端末の端末ＩＤを含む。
【０２０４】
このような送信端末４００ｂは、指定された受信端末に対して、下りメッセージにより、秘匿化された状態で上りデータ送信指示を送信し、受信した上りメッセージから、端末データを正しく抽出することができる。
【０２０５】
図１９は、本実施の形態に係る受信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１４に対応するものである。図１４と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０２０６】
図１９において、受信端末５００ｂは、端末ＩＤ確認部５９０ｂを更に有する。
【０２０７】
本実施の形態において、端末ＩＤ保持部５１０は、問合せＩＤ解析部５２５およびデータ暗号化部５７０ａだけでなく、端末ＩＤ確認部５９０ｂからも、その要求に応じて、保持する端末ＩＤを出力する。また、データ復号部５４０ａは、復号した通信データを、受信データ記録部５５０ａではなく、端末ＩＤ確認部５９０ｂへ出力する。
【０２０８】
端末ＩＤ確認部５９０ｂは、復号されたデータが、自己の宛先として受信端末５００ｂ（自端末）を指定しているか否かを判断する。
【０２０９】
具体的には、例えば、端末ＩＤ確認部５９０ｂは、端末ＩＤ保持部５１０から自端末の端末ＩＤを取得し、復号されたデータに、自端末の端末ＩＤが含まれているか否かを判断する。そして、端末ＩＤ確認部５９０ｂは、自端末の端末ＩＤが含まれている場合には、そのデータ（端末ＩＤ部分を除いてもよい）を、受信データとして、受信データ記録部５５０ａへ出力する。この結果、受信データ記録部５５０ａは、復号されたデータが、自己の宛先として受信端末５００ｂを指定していることを条件として、当該復号されたデータを、受信データとして記録することになる。
【０２１０】
このような受信端末５００ｂは、下りメッセージから、自端末宛ての上りデータ送信指示を正しく抽出し、上りメッセージにより、秘匿化された状態で端末データを送信することができる。
【０２１１】
以上で、各装置の構成についての説明を終える。
【０２１２】
次に、各装置の動作について説明する。
【０２１３】
図２０は、送信端末４００ｂの動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態２の図１５に対応するものである。図１５と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０２１４】
まず、ステップＳ２０１０ｂにおいて、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ｂは、受信端末５００ｂを指定した、個別の上りデータ送信指示が必要か否かを判断する。具体的には、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ｂは、通信指示装置７００ａから、グループＩＤ、端末ＩＤ、および通信データの組を入力されたか否かを判断する。問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ｂは、個別の上りデータ送信指示が必要ではない場合（Ｓ２０１０：ＮＯ）、ステップＳ２０７０ａへ進む。また、問合せＩＤ生成部４２０およびデータ暗号化部４５０ｂは、個別の上りデータ送信指示が必要である場合（Ｓ２０１０ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ２０４０〜Ｓ２０５１ａを経て、ステップＳ２０５２ｂへ進む。
【０２１５】
ステップＳ２０５２ｂにおいて、データ暗号化部４５０ｂは、指定された端末ＩＤ、上りデータ送信指示の通信データ、およびチェックサムから、暗号鍵を用いて、暗号化データを生成する。具体的には、データ暗号化部４５０ｂは、端末ＩＤと通信データとを連結したデータに対して、チェックサムを算出して付加する。そして、チェックサムが付加された端末ＩＤおよび通信データを、暗号鍵により暗号化する。そして、データ暗号化部４５０ｂは、ステップＳ２０６０ａへ進む。この結果、問合せＩＤと、宛先端末の端末ＩＤおよびデータを含む暗号化データＥＫとを含む下りメッセージ（図１８参照）が、ブロードキャストにより宛先端末へ送信される。
【０２１６】
このような動作により、送信端末４００ｂは、指定された受信端末５００ｂから、端末データを収集することができる。
【０２１７】
図２１は、受信端末５００ｂの動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態２の図１６に対応するものである。図１６と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０２１８】
データ復号部５４０ａは、復号された端末ＩＤおよび通信データに誤りがない場合（Ｓ３０８０ｂ：ＮＯ）、ステップＳ３０９１ｂへ進む。
【０２１９】
ステップＳ３０９１ｂにおいて、端末ＩＤ確認部５９０ｂは、下りメッセージに含まれていた端末ＩＤと自端末の端末ＩＤとを比較し、下りメッセージに含まれていた通信データが自端末宛てか否かを判断する。端末ＩＤ確認部５９０ｂは、通信データが自端末宛てではない場合（Ｓ３０９１ｂ：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進む。通信データが自端末宛てではない場合とは、例えば、通信データが、同じグループＩＤに属する他の装置宛てである場合である。また、端末ＩＤ確認部５９０ｂは、通信データが自端末宛てである場合（Ｓ３０９１ｂ：ＹＥＳ）、ステップＳ３１００ａへ進む。この結果、受信データが上りデータ送信指示であった場合には、端末データが送信端末４００ｂへ送信されることになる。
【０２２０】
このような動作により、受信端末５００ｂは、自端末宛ての上りデータ送信指示があったとき、端末データを送信端末４００ｂへ送信することができる。
【０２２１】
以上で、本実施の形態に係る各装置の動作についての説明を終える。
【０２２２】
以上のように、本実施の形態に係る送信端末４００ｂおよび受信端末５００ｂを有する通信システムは、特定の受信端末５００ｂから、秘匿化された状態で、データ収集を行うことができる。また、これにより、グループ単位ではなく端末単位でのデータ収集が必要な場合に、不要な上りメッセージ送信を低減し、通信負荷を軽減することができる。
【０２２３】
なお、送信端末４００ｂは、上りデータ送信指示以外の内容の通信データを送信してもよい。
【０２２４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、送信端末が、グループ単位で、受信端末に対して一斉に自己のグループＩＤおよび端末ＩＤを生成させる例である。本実施の形態に係る送信端末および受信端末は、実施の形態１の図１と同様の通信システムにおいて用いられるものである。但し、本実施の形態において、実施の形態１のＩＤ発番装置の機能のうち、端末ＩＤの生成の機能は受信端末に配置され、端末ＩＤの管理の機能は送信端末に配置されている。すなわち、本通信システムは、必ずしも、実施の形態１のＩＤ発番装置を備えなくてもよい。
【０２２５】
まず、本実施の形態に係る各装置の構成について説明する。
【０２２６】
図２２は、本実施の形態に係る送信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１１に対応するものである。図１１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０２２７】
図２２において、送信端末４００ｃは、ＩＤ管理部３１０ｃ、グループＩＤ選択部３２０ｃ、およびＩＤ登録部３４０ｃを更に有する。
【０２２８】
本実施の形態において、送信端末４００ｃは、送信端末４００ｃと一体的にまたは別に設けられた端末ＩＤ変更指示装置７００ｃから、ＩＤ変更指示を受け付けるものとする。
【０２２９】
ＩＤ変更指示は、上述の所定の発番ルールに従って、受信端末のグループＩＤおよび端末ＩＤを変更することの指示である。この指示の際、送信端末４００ａは、端末ＩＤ変更指示装置７００ｃから、変更の対象となる受信端末（宛先端末）が属するグループＩＤと、端末ＩＤの変更を指示する内容の通信データとを入力されるものとする。また、本実施の形態において、データ復号部４７０ａは、復号した受信端末からの端末ＩＤおよび通信データを、ＩＤ登録部３４０ｃへ出力する。
【０２３０】
ＩＤ管理部３１０ｃは、実施の形態１のＩＤ管理部３１０と同様の機能を有する。ＩＤ管理部３１０ｃは、割り当て済みの端末ＩＤ（グループＩＤ）を管理する。
【０２３１】
グループＩＤ選択部３２０ｃは、実施の形態１のグループＩＤ選択部３２０と同様の機能を有する。但し、グループＩＤ選択部３２０ｃは、上述の発番ルールに従って生成されるグループＩＤをユーザに提示するものとする。そして、グループＩＤ選択部３２０ｃは、ユーザから端末ＩＤの一括変更の対象となるグループＩＤ（以下「変更対象グループＩＤ」という）の選択と、変更後のグループＩＤ（以下「新グループＩＤ」という）とを受け付けるものとする。
【０２３２】
具体的には、例えば、グループＩＤ選択部３２０ｃは、端末ＩＤ変更指示装置７００ｃから、ＩＤ変更指示の開始の指示を受け付けるものとする。この指示の際、端末ＩＤ変更指示装置７００ｃは、送信端末４００ｃに対して、ＩＤ変更指示を内容とする通信データを出力する。グループＩＤ選択部３２０ｃは、このＩＤ変更指示を受けるごとに、ＩＤ管理部３１０ｃを用いて、上述の発番ルールに従って生成されたグループＩＤをユーザに提示する。そして、グループＩＤ選択部３２０ｃは、変更対象グループＩＤの選択および新グループＩＤの選択を、ユーザから受け付ける。そして、グループＩＤ選択部３２０ｃは、問合せＩＤ生成部４２０に対して、選択された変更対象グループＩＤを出力し、問合せＩＤの生成を指示する。更に、グループＩＤ選択部３２０ｃは、選択された新グループＩＤを、データ暗号化部４５０ｂへ出力し、暗号化を指示する。
【０２３３】
この結果、ＩＤ変更指示および新グループＩＤを含むデータが暗号化され、送信される。
【０２３４】
ＩＤ登録部３４０ｃは、実施の形態１のＩＤ登録部３４０と同様の機能を有する。ＩＤ登録部３４０ｃは、割り当て済みの端末ＩＤと重複しないように、受信端末５００ｃに対して、端末ＩＤを割り当てる。
【０２３５】
具体的には、例えば、ＩＤ登録部３４０ｃは、ＩＤ変更指示に対する応答として送信された上りメッセージに含まれる、受信端末が新たに生成した端末ＩＤの候補（以下「新端末ＩＤ」という）の重複を調べる。新端末ＩＤが登録されている他の端末ＩＤと重複している場合には、ＩＤ登録部３４０ｃは、登録失敗をユーザおよび受信端末に通知する。また、ＩＤ登録部３４０ｃは、新端末ＩＤが登録されている他の端末ＩＤと重複していない場合には、登録成功をユーザおよび受信端末に通知して、その端末ＩＤの候補をＩＤ管理部３１０ｃに変更後の端末ＩＤとして登録する。
【０２３６】
このような送信端末４００ｃは、グループ単位で、各受信端末に対して、端末ＩＤの生成を一括で指示し、秘匿化された状態での暗号鍵の共有を可能にするような端末ＩＤ（グループＩＤ）を登録することができる。すなわち、送信端末４００ｃは、同一グループ内の複数の受信端末の端末ＩＤを、一括で変更することができる。
【０２３７】
図２３は、本実施の形態に係る受信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１４に対応するものである。図１４と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０２３８】
図２３において、受信端末５００ｃは、端末ＩＤ生成部３３０ｃを更に有する。
【０２３９】
なお、本実施の形態において、受信データ記録部５５０ａは、下りメッセージの暗号化データ部分に含まれている新グループＩＤを、受信データと共に記録する。そして、受信データ記録部５５０ａは、受信データにＩＤ変更指示が含まれていた場合、端末ＩＤ生成部３３０ｃに対して、新グループＩＤを出力し、当該新グループＩＤに属する端末ＩＤの生成を指示する。
【０２４０】
端末ＩＤ生成部３３０ｃは、実施の形態１の端末ＩＤ生成部３３０と同様の機能を有する。端末ＩＤ生成部３３０ｃは、受信端末５００ｃ（自端末）に対して、上述の発番ルールに従って、新グループＩＤに属する端末ＩＤを生成する。
【０２４１】
具体的には、例えば、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、受信データ記録部５５０ａからの指示を受けて、入力された新グループＩＤに属する端末ＩＤを、発番ルールに従って生成する。そして、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、生成した端末ＩＤにより、端末ＩＤ保持部５１０が保持する端末ＩＤを更新する。
【０２４２】
なお、受信データ記録部５５０ａは、受信データに、自端末が生成した新端末ＩＤの登録が失敗した旨の通知が含まれていたとき、端末ＩＤ生成部３３０ｃに対して、直前の端末ＩＤに戻させることが望ましい。
【０２４３】
以上で、本実施の形態に係る各装置の構成についての説明を終える。
【０２４４】
次に、本実施の形態に係る各装置の動作について説明する。
【０２４５】
図２４は、本実施の形態に係る受信端末の動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態２の図１６に対応するものである。図１６と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０２４６】
受信データ記録部５５０ａは、自端末宛の下りメッセージに含まれていた受信データを記録すると（Ｓ３１００）、ステップＳ３１１１ｃへ進む。
【０２４７】
ステップＳ３１１１ｃにおいて、受信データ記録部５５０ａは、新たに記録した受信データが、ＩＤ変更指示であるか否かを判断する。受信データ記録部５５０ａは、受信データがＩＤ変更指示ではない場合（Ｓ３１１１ｃ：ＮＯ）、ステップＳ３０２０へ進む。また、受信データ記録部５５０ａは、受信データがＩＤ変更指示である場合（Ｓ３１１１ｃ：ＹＥＳ）、ステップＳ３１１３ｃへ進む。なお、受信データ記録部５５０ａは、受信データが他の指示を含む場合には、その指示に応じた処理を行う。
【０２４８】
そして、ステップＳ３１１３ｃにおいて、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、マスク値ブロック対を用いて、ランダムブロックを生成する。
【０２４９】
そして、ステップＳ３１１４ｃにおいて、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、新グループＩＤとランダムブロックとの排他的論理和結果を、端末ＩＤとして生成する。そして、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、生成した端末ＩＤで、端末ＩＤ保持部５１０が保持する端末ＩＤを更新して、図１６のステップＳ３１２０ａへ進む。この結果、更新後の端末ＩＤ（以下「新端末ＩＤ」という）は、データ暗号化部５７０ａで暗号化され、送信端末４００ｃへ送信される。但し、端末ＩＤ保持部５１０は、変更後の端末ＩＤが登録されるとは限らないため、登録確定の下りメッセージが送信端末４００から返信されるまで、変更前の端末ＩＤを併せて保持する。
【０２５０】
このような動作により、受信端末５００ｃは、自端末が属するグループに対して送信端末４００ｃからのＩＤ変更指示があったとき、指定された新グループＩＤに属する新端末ＩＤを生成し、秘匿化された状態で送信端末４００ｃへ送信することができる。また、受信端末５００ｃは、秘匿化された状態での暗号鍵の共有を可能にするような、端末ＩＤの生成を行うことができる。
【０２５１】
図２５は、送信端末の動作の一例を示すフローチャートであり、実施の形態２の図１５に対応するものである。図１５と同一部分には同一ステップ番号を付し、これについての説明を省略する。
【０２５２】
データ暗号化部４５０ａは、問合せＩＤおよび暗号鍵を生成すると（Ｓ２０５１ａ）、ステップＳ２０５３ｃへ進む。
【０２５３】
ステップＳ２０５３ｃにおいて、データ暗号化部４５０ａは、ＩＤ変更指示の通信データおよびチェックサムから、暗号鍵を用いて、暗号化データを生成する。そして、送信端末４００ｃは、ステップＳ２０７０ａを経て、ステップＳ２１１０ｃへ進む。
【０２５４】
ステップＳ２１１０ｃにおいて、ＩＤ登録部３４０ｃは、上りデータにおいて新端末ＩＤを受信したか否かを判断する。具体的には、ＩＤ登録部３４０ｃは、上りデータに含まれていた通信データに、ＩＤ変更指示に対応する新端末ＩＤが含まれているか否かを判断する。ＩＤ登録部３４０ｃは、新端末ＩＤを受信していない場合（Ｓ２１１０ｃ：ＮＯ）、ステップＳ２０２０へ進む。また、ＩＤ登録部３４０ｃは、新端末ＩＤを受信した場合（Ｓ２１１０ｃ：ＹＥＳ）、ステップＳ２１２０ｃへ進む。
【０２５５】
ステップＳ２１２０ｃにおいて、ＩＤ登録部３４０ｃは、ＩＤ管理部３１０ｃに問い合わせて、新端末ＩＤに、既に登録されている端末ＩＤとの重複があるか否かを判断する。ＩＤ登録部３４０は、ＩＤ端末の重複がない場合（Ｓ２１２０ｃ：ＮＯ）、ステップＳ２１３０ｃへ進む。また、ＩＤ登録部３４０ｃは、ＩＤ端末の重複がある場合（Ｓ２１２０ｃ：ＹＥＳ）、ステップＳ２１４０ｃへ進む。
【０２５６】
ステップＳ２１３０ｃにおいて、ＩＤ登録部３４０ｃは、受信した新端末ＩＤをＩＤ管理部３１０ｃに登録して、当該受信端末５００に端末ＩＤを割り当てて、ステップＳ２０２０へ進む。
【０２５７】
また、ステップＳ２１４０ｃにおいて、ＩＤ登録部３４０は、受信した新端末ＩＤをＩＤ管理部３１０ｃに登録せず、ユーザおよび受信端末５００ｃに対して登録失敗となった旨を通知する。この結果、送信端末４００ｃは、再度、ＩＤ変更指示をブロードキャストすることになる。
【０２５８】
このような動作により、送信端末４００ｃは、グループを指定して、秘匿化された状態で、ＩＤ生成指示を行うことができる。また、送信端末４００ｃは、受信端末５００ｃ側で生成される端末ＩＤが重複しないように、端末ＩＤの登録を行うことができる。
【０２５９】
以上のように、本実施の形態に係る送信端末４００ｃおよび受信端末５００ｃを有する通信システムは、送信端末４００ｃ側から、特定のグループに属する受信端末５００ｃに対して、上述の発番ルールに沿ったグループＩＤ変更および端末ＩＤ変更を一括で指示することができる。また、これにより、本通信システムは、各受信端末５００ｃの端末ＩＤを、時限付きＩＤにすることが容易となり、通信のセキュリティを更に向上させることができる。
【０２６０】
なお、本実施の形態において、送信端末４００ｃは、グループを指定してＩＤ変更指示を行ったが、実施の形態３と同様に、受信端末５００ｃを指定して受信端末５００ｃ単位でＩＤ変更を行ってもよい。
【０２６１】
また、端末ＩＤの生成および変更は、送信端末４００ｃが行ってもよい。この場合、端末ＩＤ生成部３３０ｃは、送信端末４００ｃに配置される。送信端末４００ｃのデータ暗号化部４５０ａは、受信端末５００ｃの現在の端末ＩＤと、新端末ＩＤと、当該新端末ＩＤへの変更の指示とを含むデータを、暗号化する。そして、受信端末５００ｃの受信データ記録部５５０ａは、受信データに含まれる当該指示に従って、端末ＩＤ保持部５１０の端末ＩＤを更新する。
【０２６２】
また、ＩＤ管理部３１０ｃは、端末ＩＤ変更指示装置７００ｃなど、他の装置に設けられていてもよい。
【０２６３】
また、送信端末４００ｃは、グループＩＤはそのままで、端末ＩＤのみを変更するようにしてもよい。この場合の変更において、発番ルールは、変更前の端末ＩＤが属するグループＩＤとの排他的論理和結果がマスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列を、新端末ＩＤとして生成する規則となる。
【０２６４】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５は、受信端末の位置など、暗号鍵を共有すべき受信端末（通信データを送信すべき受信端末）の条件に基づいて、宛先端末を決定する例である。本実施の形態に係る送信端末および受信端末は、実施の形態１の図１と同様の通信システムにおいて用いられるものである。また、本実施の形態において、端末ＩＤは、グループＩＤと一致するものとする。また、グループＩＤの割り当ては、可変であるものとする。
【０２６５】
図２６は、本実施の形態に係る送信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１１に対応するものである。図１１と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０２６６】
図２６において、送信端末４００ｄは、条件取得部４８０ｄを更に有する。なお、送信端末４００ｄは、実施の形態１〜実施の形態４で説明した各装置部を有し得るが、その図示および説明を省略する。
【０２６７】
本実施の形態において、送信端末４００ｄは、通信指示装置７００ａから、受信端末への送信の対象となる通信データと併せて、宛先端末の端末状態の条件（以下「端末条件」という）を受け付けるものとする。ここでは、端末状態とは、位置情報、気温、電池残量など、時間に応じて変化し得る、受信端末ごとに定まる状態をいうものとする。具体的には、送信端末４００ｄは、通信データと端末条件との組を、通信指示装置７００ａから入力する。本実施の形態においては、端末条件として位置情報が入力される場合について説明する。
【０２６８】
条件取得部４８０ｄは、暗号鍵を共有すべき受信端末の端末状態の条件（端末条件）を取得し、取得した条件の端末状態を示すビット列を、受信端末のＩＤ（本実施の形態ではグループＩＤ）として、問合せＩＤ生成部４２０へ出力する。
【０２６９】
具体的には、例えば、条件取得部４８０ｄは、入力され得る位置情報とグループＩＤとの対応関係を記述した、ＩＤ変換テーブルを予め格納している。条件取得部４８０ｄは、通信指示装置７００ａから、端末条件とて位置情報が入力されるごとに、ＩＤ変換テーブルを用いて、入力された位置情報をグループＩＤに変換する。そして、条件取得部４８０ｄは、変換により得られたグループＩＤを、通信指示装置７００ａから指定されたグループＩＤとして、問合せＩＤ生成部４２０へ出力する。
【０２７０】
図２７は、ＩＤ変換テーブルの構成の一例を示す図である。
【０２７１】
図２７に示すように、ＩＤ変換テーブル８４０は、位置情報８４１とグループＩＤ８４２とを対応付けて記述する。なお、位置情報８４１は、地区名称に限定されず、緯度経度情報などの他の情報であってもよいが、条件取得部４８０ｄが取得する位置情報から一意に特定される情報である。
【０２７２】
例えば、通信指示装置７００ａは、品川区内のセンサから測定データを取得使用とする場合、「品川区」という位置情報と、上りデータ送信指示とを、送信端末４００ｄへ出力する。この場合、条件取得部４８０ｄは、「品川区」という位置情報に対応する「０００ ０００ ０１０」というグループＩＤを、問合せＩＤ生成部４２０へ出力する。
【０２７３】
このような送信端末４００ｄは、端末条件に対応するグループを宛先として、通信データを送信することができる。
【０２７４】
図２８は、本実施の形態に係る受信端末の構成を示すブロック図であり、実施の形態２の図１４に対応するものである。図１４と同一部分には同一符号を付し、これについての説明を省略する。
【０２７５】
図２８において、受信端末５００ｄは、端末状態取得部５９５ｄを有する。なお、受信端末５００ｄは、実施の形態１〜実施の形態４で説明した各装置部を有し得るが、その図示および説明を省略する。
【０２７６】
端末状態取得部５９５ｄは、送信端末４００ｄと同一のＩＤ変換テーブル（図２７参照）予め格納する。端末状態取得部５９５ｄは、送信端末４００ｄにおいて宛先端末の条件として指定され得る端末状態（本実施の形態では位置情報）を、例えば定期的に取得する。そして、端末状態取得部５９５ｄは、ＩＤ変換テーブルを用いて、取得した端末状態をグループＩＤに変換し、端末ＩＤとして、端末ＩＤ保持部５１０に保持させる。
【０２７７】
例えば、受信端末５００ｄを携帯するユーザが品川区内に居る場合、端末状態取得部５９５ｄは、「品川区」という位置情報を取得する。そして、端末状態取得部５９５ｄは、取得した「品川区」という位置情報に対応する「０００ ０００ ０１０」というグループＩＤを、端末ＩＤ保持部５１０へ出力する。
【０２７８】
このような受信端末５００ｄは、送信端末４００ｄ側で指定した端末状態に該当する場合に、送信端末４００ｄから送信された通信データを受信することができる。
【０２７９】
以上のように、本実施の形態に係る送信端末４００ｄおよび受信端末５００ｄを有する通信システムは、暗号鍵および通信データの送信先を、端末状態に基づいて指定することができる。
【０２８０】
なお、送信端末４００ｄは、通信データの送信先としてではなく、上りデータ送信指示の対象として、受信端末５００ｄを動的に指定してもよい。また、送信端末４００ｄは、単に暗号鍵の送信先を、端末状態に基づいて指定してもよい。
【０２８１】
また、以上説明した実施の形態１〜実施の形態５において説明した所定のビットサイズやビット位置対応関係は、上述の例に限定されない。
【０２８２】
また、本発明に係る送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法は、上述のセンサシステム以外にも、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行う各種のシステムに適用することができる。本発明が好適なシステムとしては、例えば、家庭用水道メータの検針メータ読み取りシステム、小学校における点呼システム、家電機器の電力使用量読み取りシステム、道路走行車両に対する渋滞情報配信システムが挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【０２８３】
本発明に係る送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法は、特定多数の装置間で暗号鍵を共有して通信を行うシステムにおいて、暗号鍵を少ないリソースで、かつセキュアに共有することができる送信端末、受信端末、ＩＤ発番装置、および鍵送信方法として有用である。
【符号の説明】
【０２８４】
１００ 通信システム
２００ 通信ネットワーク
３００ ＩＤ発番装置
３１０、３１０ｃ ＩＤ管理部
３２０、３２０ｃ グループＩＤ選択部
３３０、３３０ｃ 端末ＩＤ生成部
３４０、３４０ｃ ＩＤ登録部
４００、４００ａ、４００ｂ、４００ｃ、４００ｄ 送信端末
４１０ ランダムブロック生成部
４２０ 問合せＩＤ生成部
４３０、５８０ａ 送信部
４４０ａ 暗号鍵生成部
４５０ａ、４５０ｂ、５７０ａ データ暗号化部
４６０ａ、５２０ 受信部
４７０ａ データ復号部
４８０ｄ 条件取得部
５００、５００ａ、５００ｂ、５００ｃ、５００ｄ 受信端末
５１０ 端末ＩＤ保持部
５２５ 問合せＩＤ解析部
５３０ 暗号鍵抽出部
５４０ａ データ復号部
５５０ａ 受信データ記録部
５６０ａ 端末データ保持部
５９０ｂ 端末ＩＤ確認部
５９５ｄ 端末状態取得部
７００ａ 通信指示装置
７００ｃ 端末ＩＤ変更指示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
暗号鍵の送信を行う送信端末であって、
マスク値ブロックをランダムに選択して連結したランダムブロックを生成するランダムブロック生成部と、
前記暗号鍵を共有すべき受信端末のＩＤと前記ランダムブロックとの排他的論理和結果に対して、所定の鍵埋め込みルールに従って前記暗号鍵を埋め込んで得られるビット列を、問合せＩＤとして生成する問合せＩＤ生成部と、
前記問合せＩＤを、前記受信端末を含む複数の装置に対して送信する送信部と、を有し、
前記所定の鍵埋め込みルールは、
予め定められた、前記暗号鍵のビット位置と前記排他的論理和結果を分割したブロックの位置との間のブロック位置対応関係、および、前記暗号鍵のビット値と前記ブロック内のビット位置との間のビット位置対応関係において、前記暗号鍵の各ビット値に対応する、ビット位置の値を反転させる規則である、
送信端末。
【請求項２】
ランダムなビット列を前記暗号鍵として生成する暗号鍵生成部、を更に有する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項３】
前記ＩＤは、前記受信端末が属するグループのグループＩＤであって、他のグループのグループＩＤとの排他的論理和結果が反転値ブロックのみの連結から成らないようなビット列であり、
前記送信部は、前記問合せＩＤを、前記受信端末が属するグループの装置および前記他のグループの装置に対して送信する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項４】
誤り検出符号が付加された通信データを、前記暗号鍵を用いて暗号化して、暗号化データを生成するデータ暗号化部、を更に有し、
前記送信部は、
前記問合せＩＤと前記暗号化データとを含む下りメッセージを生成し、前記複数の装置に対して送信する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項５】
前記通信データと、前記通信データの宛先となる前記受信端末を個別に指定するデータとを、前記暗号鍵を用いて暗号化して、前記暗号化データを生成するデータ暗号化部、を更に有し、
前記送信部は、
前記問合せＩＤと前記暗号化データとを含む下りメッセージを生成し、前記複数の装置に対して送信する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項６】
前記受信端末から、通信データを暗号化した暗号化データを含む上りメッセージを受信する受信部と、
前記上りメッセージに含まれる暗号化データを、前記暗号鍵を用いて復号するデータ復号部と、を更に有する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項７】
前記通信データは、前記通信データを受信した前記受信端末のグループＩＤおよび端末ＩＤを、新たなグループＩＤと、所定の発番ルールに従って新たに生成した端末ＩＤとに変更することの指示を含み、
前記所定の発番ルールは、
前記新たなグループＩＤとの排他的論理和結果がマスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列を、新端末ＩＤとして生成する規則である、
請求項４記載の送信端末。
【請求項８】
前記暗号鍵を共有すべき受信端末の端末状態の条件を取得し、取得した条件の端末状態を示すビット列を、前記受信端末のＩＤとして前記問合せＩＤ生成部へ出力する条件取得部、を更に有する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項９】
暗号鍵の受信を行う受信端末であって、
前記受信端末に割り当てられた端末ＩＤを保持する端末ＩＤ保持部と、
自端末を宛先に含む情報を受信する受信部と、
前記受信部を介して、請求項３記載の送信端末から、前記問合せＩＤを受信する問合せＩＤ解析部と、
前記問合せＩＤと前記端末ＩＤとの排他的論理和結果から、所定の鍵抽出ルールに従って前記暗号鍵の抽出を行う暗号鍵抽出部と、を有し、
前記端末ＩＤは、
前記受信端末が属するグループのグループＩＤとの排他的論理和結果が前記マスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列であり、
前記所定の鍵抽出ルールは、
前記問合せＩＤと前記端末ＩＤとの排他的論理和結果に対して、前記ブロック位置対応関係および前記ビット位置対応関係を適用したときに基の暗号鍵として得られるビット列を、前記暗号鍵として取得する規則である、
受信端末。
【請求項１０】
前記問合せＩＤ解析部は、
前記送信端末から、前記問合せＩＤと暗号化データとを含む下りメッセージを受信し、
前記下りメッセージに含まれる暗号化データを、前記暗号鍵を用いて復号するデータ復号部と、
復号されたデータである通信データを記録する受信データ記録部と、を更に有し、
前記データ復号部は、
前記通信データから誤りが検出されたとき、前記暗号鍵を破棄する、
請求項９記載の受信端末。
【請求項１１】
前記問合せＩＤ解析部は、
前記送信端末から、前記問合せＩＤと暗号化データとを含む下りメッセージを受信し、
前記下りメッセージに含まれる暗号化データを、前記暗号鍵を用いて復号するデータ復号部と、
復号されたデータが、自己の宛先として前記受信端末を指定しているか否かを判断する端末ＩＤ確認部と、
復号されたデータが、自己の宛先として前記受信端末を指定していることを条件として、前記復号されたデータを、受信データとして記録する受信データ記録部と、を更に有し、
前記受信データ記録部は、
前記受信データが、自己の宛先を指定し、かつ、当該宛先に前記受信端末が含まれないとき、前記受信データを記録しない、
請求項９記載の受信端末。
【請求項１２】
前記受信端末の状態を取得し、取得した状態を示すビット列を、前記受信端末の端末ＩＤに設定する端末状態取得部、を更に有する、
請求項９記載の受信端末。
【請求項１３】
前記暗号鍵を用いて、通信データを暗号化して、暗号化データを生成するデータ暗号化部と、
前記暗号化データを含む上りメッセージを生成し、前記送信端末に対して送信する送信部と、を更に有する、
請求項９記載の受信端末。
【請求項１４】
請求項１記載の送信端末から前記問合せＩＤを受信する受信端末に対して端末ＩＤの発番を行うＩＤ発番装置であって、
割り当て済みの端末ＩＤを管理するＩＤ管理部と、
所定の発番ルールに従って、グループＩＤを選択するグループＩＤ選択部と、
前記所定の発番ルールに従って、前記グループＩＤに属する端末ＩＤを生成する端末ＩＤ生成部と、
割り当て済みの端末ＩＤと重複しないように、前記受信端末に対して前記端末ＩＤを割り当てるＩＤ登録部と、を有し、
前記所定の発番ルールは、
他のグループＩＤとの排他的論理和結果が反転値ブロックのみの連結から成らないようなビット列であるグループＩＤを選択し、選択されたグループＩＤとの排他的論理和結果がマスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列を、端末ＩＤとして生成する規則である、
ＩＤ発番装置。
【請求項１５】
暗号鍵の送信を行う送信端末における鍵送信方法であって、
マスク値ブロックをランダムに選択して連結した、ランダムブロックを生成するステップと、
前記暗号鍵を共有すべき受信端末のＩＤと前記ランダムブロックとの排他的論理和結果に対して、前所定の鍵埋め込みルールに従って前記暗号鍵を埋め込んで得られるビット列を、問合せＩＤとして生成するステップと、
前記問合せＩＤを、前記受信端末を含む複数の受信端末に対して送信するステップと、を有し、
前記所定の鍵埋め込みルールは、
予め定められた、前記暗号鍵のビット位置と前記排他的論理和結果を分割したブロックの位置との間のブロック位置対応関係、および、前記暗号鍵のビット値と前記ブロック内のビット位置との間のビット位置対応関係において、前記暗号鍵の各ビット値に対応する、ビット位置の値を反転させる規則である、
鍵送信方法。
【請求項１】
暗号鍵の送信を行う送信端末であって、
マスク値ブロックをランダムに選択して連結したランダムブロックを生成するランダムブロック生成部と、
前記暗号鍵を共有すべき受信端末のＩＤと前記ランダムブロックとの排他的論理和結果に対して、所定の鍵埋め込みルールに従って前記暗号鍵を埋め込んで得られるビット列を、問合せＩＤとして生成する問合せＩＤ生成部と、
前記問合せＩＤを、前記受信端末を含む複数の装置に対して送信する送信部と、を有し、
前記所定の鍵埋め込みルールは、
予め定められた、前記暗号鍵のビット位置と前記排他的論理和結果を分割したブロックの位置との間のブロック位置対応関係、および、前記暗号鍵のビット値と前記ブロック内のビット位置との間のビット位置対応関係において、前記暗号鍵の各ビット値に対応する、ビット位置の値を反転させる規則である、
送信端末。
【請求項２】
ランダムなビット列を前記暗号鍵として生成する暗号鍵生成部、を更に有する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項３】
前記ＩＤは、前記受信端末が属するグループのグループＩＤであって、他のグループのグループＩＤとの排他的論理和結果が反転値ブロックのみの連結から成らないようなビット列であり、
前記送信部は、前記問合せＩＤを、前記受信端末が属するグループの装置および前記他のグループの装置に対して送信する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項４】
誤り検出符号が付加された通信データを、前記暗号鍵を用いて暗号化して、暗号化データを生成するデータ暗号化部、を更に有し、
前記送信部は、
前記問合せＩＤと前記暗号化データとを含む下りメッセージを生成し、前記複数の装置に対して送信する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項５】
前記通信データと、前記通信データの宛先となる前記受信端末を個別に指定するデータとを、前記暗号鍵を用いて暗号化して、前記暗号化データを生成するデータ暗号化部、を更に有し、
前記送信部は、
前記問合せＩＤと前記暗号化データとを含む下りメッセージを生成し、前記複数の装置に対して送信する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項６】
前記受信端末から、通信データを暗号化した暗号化データを含む上りメッセージを受信する受信部と、
前記上りメッセージに含まれる暗号化データを、前記暗号鍵を用いて復号するデータ復号部と、を更に有する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項７】
前記通信データは、前記通信データを受信した前記受信端末のグループＩＤおよび端末ＩＤを、新たなグループＩＤと、所定の発番ルールに従って新たに生成した端末ＩＤとに変更することの指示を含み、
前記所定の発番ルールは、
前記新たなグループＩＤとの排他的論理和結果がマスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列を、新端末ＩＤとして生成する規則である、
請求項４記載の送信端末。
【請求項８】
前記暗号鍵を共有すべき受信端末の端末状態の条件を取得し、取得した条件の端末状態を示すビット列を、前記受信端末のＩＤとして前記問合せＩＤ生成部へ出力する条件取得部、を更に有する、
請求項１記載の送信端末。
【請求項９】
暗号鍵の受信を行う受信端末であって、
前記受信端末に割り当てられた端末ＩＤを保持する端末ＩＤ保持部と、
自端末を宛先に含む情報を受信する受信部と、
前記受信部を介して、請求項３記載の送信端末から、前記問合せＩＤを受信する問合せＩＤ解析部と、
前記問合せＩＤと前記端末ＩＤとの排他的論理和結果から、所定の鍵抽出ルールに従って前記暗号鍵の抽出を行う暗号鍵抽出部と、を有し、
前記端末ＩＤは、
前記受信端末が属するグループのグループＩＤとの排他的論理和結果が前記マスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列であり、
前記所定の鍵抽出ルールは、
前記問合せＩＤと前記端末ＩＤとの排他的論理和結果に対して、前記ブロック位置対応関係および前記ビット位置対応関係を適用したときに基の暗号鍵として得られるビット列を、前記暗号鍵として取得する規則である、
受信端末。
【請求項１０】
前記問合せＩＤ解析部は、
前記送信端末から、前記問合せＩＤと暗号化データとを含む下りメッセージを受信し、
前記下りメッセージに含まれる暗号化データを、前記暗号鍵を用いて復号するデータ復号部と、
復号されたデータである通信データを記録する受信データ記録部と、を更に有し、
前記データ復号部は、
前記通信データから誤りが検出されたとき、前記暗号鍵を破棄する、
請求項９記載の受信端末。
【請求項１１】
前記問合せＩＤ解析部は、
前記送信端末から、前記問合せＩＤと暗号化データとを含む下りメッセージを受信し、
前記下りメッセージに含まれる暗号化データを、前記暗号鍵を用いて復号するデータ復号部と、
復号されたデータが、自己の宛先として前記受信端末を指定しているか否かを判断する端末ＩＤ確認部と、
復号されたデータが、自己の宛先として前記受信端末を指定していることを条件として、前記復号されたデータを、受信データとして記録する受信データ記録部と、を更に有し、
前記受信データ記録部は、
前記受信データが、自己の宛先を指定し、かつ、当該宛先に前記受信端末が含まれないとき、前記受信データを記録しない、
請求項９記載の受信端末。
【請求項１２】
前記受信端末の状態を取得し、取得した状態を示すビット列を、前記受信端末の端末ＩＤに設定する端末状態取得部、を更に有する、
請求項９記載の受信端末。
【請求項１３】
前記暗号鍵を用いて、通信データを暗号化して、暗号化データを生成するデータ暗号化部と、
前記暗号化データを含む上りメッセージを生成し、前記送信端末に対して送信する送信部と、を更に有する、
請求項９記載の受信端末。
【請求項１４】
請求項１記載の送信端末から前記問合せＩＤを受信する受信端末に対して端末ＩＤの発番を行うＩＤ発番装置であって、
割り当て済みの端末ＩＤを管理するＩＤ管理部と、
所定の発番ルールに従って、グループＩＤを選択するグループＩＤ選択部と、
前記所定の発番ルールに従って、前記グループＩＤに属する端末ＩＤを生成する端末ＩＤ生成部と、
割り当て済みの端末ＩＤと重複しないように、前記受信端末に対して前記端末ＩＤを割り当てるＩＤ登録部と、を有し、
前記所定の発番ルールは、
他のグループＩＤとの排他的論理和結果が反転値ブロックのみの連結から成らないようなビット列であるグループＩＤを選択し、選択されたグループＩＤとの排他的論理和結果がマスク値ブロックのみの連結から成るようなビット列を、端末ＩＤとして生成する規則である、
ＩＤ発番装置。
【請求項１５】
暗号鍵の送信を行う送信端末における鍵送信方法であって、
マスク値ブロックをランダムに選択して連結した、ランダムブロックを生成するステップと、
前記暗号鍵を共有すべき受信端末のＩＤと前記ランダムブロックとの排他的論理和結果に対して、前所定の鍵埋め込みルールに従って前記暗号鍵を埋め込んで得られるビット列を、問合せＩＤとして生成するステップと、
前記問合せＩＤを、前記受信端末を含む複数の受信端末に対して送信するステップと、を有し、
前記所定の鍵埋め込みルールは、
予め定められた、前記暗号鍵のビット位置と前記排他的論理和結果を分割したブロックの位置との間のブロック位置対応関係、および、前記暗号鍵のビット値と前記ブロック内のビット位置との間のビット位置対応関係において、前記暗号鍵の各ビット値に対応する、ビット位置の値を反転させる規則である、
鍵送信方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１２−２２７７５７（Ｐ２０１２−２２７７５７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３９８４（Ｐ２０１１−９３９８４）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]