通信システム、及びプログラム
【課題】秘密鍵の受け渡しを第３者に盗み見られるという課題があった。
【解決手段】親通信機１２２と子通信機１２３をそれぞれ所定の登録手続きが実行されると（ＳＴ１、２）、親通信機は、子通信機からの識別符号付与要求信号（ＳＴ３）中の制御情報に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、前記識別子が暗号機能を示している場合は、システム識別符号及び機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの電文パケットに構成し、この電文パケットの制御情報のところに暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめデフォルトの鍵として決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして子通信機１２３に送信する（ＳＴ４）。
【解決手段】親通信機１２２と子通信機１２３をそれぞれ所定の登録手続きが実行されると（ＳＴ１、２）、親通信機は、子通信機からの識別符号付与要求信号（ＳＴ３）中の制御情報に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、前記識別子が暗号機能を示している場合は、システム識別符号及び機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの電文パケットに構成し、この電文パケットの制御情報のところに暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめデフォルトの鍵として決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして子通信機１２３に送信する（ＳＴ４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、秘密鍵による通信を行う通信システム、及びプログラムに関するものであり、特に秘密鍵の設定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エアコンや冷蔵庫などの白物家電機器や侵入センサー等のセキュリティ機器と家庭内に設置されたホームコントローラとを無線で接続し、前記ホームコントローラを介して携帯電話と接続し、家の外よりエアコン等の機器をコントロールしたり、家の中のセキュリティ情報を携帯電話を介して外出中の家人に報知したりする家庭内ネットワークシステムが開発されてきている。
【０００３】
しかしながら、無線ネットワークシステムは盗聴が比較的容易であるという欠点を持っている。そのため、データを盗み見られたり、成りすましによりいたずらを受けるなどが考えられる。そのため、無線ネットワークシステムは暗号などのセキュリティ機能とともに使用されることが多い。
【０００４】
データの暗号化のためには、一般に秘密鍵と呼ばれる鍵を通信相手と共有する必要がある。この秘密鍵を通信相手と共有する方法として、キーボードなどの入力手段を用いて各機器に秘密鍵を入力する方法があるが、多くの白物家電機器では、上記秘密鍵を入力するキーボードのような入力手段を有していないのが現状である。
【０００５】
このような入力手段を有しない白物家電機器において、通信相手と秘密鍵を共有する方法として、特許文献１に記載されたものがある。以下特許文献１に記載された従来例について説明する。
【０００６】
図６は従来の通信システムの構成図である。通信媒体としてはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）が用いられている。最初、家電機器１とアクセスポイント３のＰＩＮコード（本発明で言う秘密鍵に相当）は異なるため両者間の通信は成立しない。そこで、家電機器１はネットワークへの接続要求を発している通信装置の有無を検査するためのインクワイアリスキャンを行う。
【０００７】
コントローラ２はあらかじめ分かっている、家電機器の１のＰＩＮコードの初期値をもって、インクワイアリスキャンをしている家電機器１と通信を確立しようと試みる。このときコントローラ２は家電機器１を通信相手に指名してインクワイアリを発する。当該インクワイアリは家電機器１によって補足され、家電機器１とコントローラ２が持つＰＩＮコードが同一となり両者間に通信が確立される。コントローラ２はキーボード等の入力装置を備えることができ、家電機器１のＰＩＮコードの初期値をあらかじめ入力しておくことができる。４はネットワークである。
【特許文献１】特開２００４−７５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、あらかじめ家電機器１のＰＩＮコードの初期値をコントローラ２に入力しておく必要があり、ネットワークに繋がる家電機器の数が多くなると作業が大変になるという課題があった。
【０００９】
またセキュリティに関係するセンサー機器のように暗号通信を必要とする機器と、いたずらされてもそれほど大きな問題とならないためコストなどの要求から暗号通信を用いない機器とがネットワークに混在した場合の区別において課題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡単な操作で確実に秘密鍵の受け渡しが行われ、かつ暗号通信対応機器と暗号通信に対応していない機器の混在を同一のネットワーク内で可能とする通信システム及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号を付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、
識別符号の登録手続きが実行されると、前記子通信機は、前記親通信機に対して暗号機能を有する識別子を前記システム識別符号及び前記機器識別符号の付与を要求する識別符号付与要求信号中に乗せて送信し、
前記親通信機は、前記子通信機からの識別符号付与要求信号中に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、前記識別子が暗号機能有りを示している場合は、前記システム識別符号及び前記機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの応答パケットに構成し、前記応答パケット中に暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして前記子通信機に前記応答パケットを送信し、
前記子通信機は、前記応答パケット中に含まれる暗号機能を有する識別子がセットされていれば、前記応答パケットは秘密鍵情報を含んだパケットであることを認識すると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記応答パケットの秘密鍵情報部分をディスクランブルする構成されたものである。
【００１２】
これによって、簡単な操作で秘密鍵の受け渡しを他者に解読されることなく行わせることができ、かつ暗号機能に対応した機器と暗号機能に対応していない機器を識別し、それぞれの機器に対応した電文フォーマットで各種初期設定を行わせることができることとなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の通信システム及びプログラムを用いることにより、簡単な操作で確実に秘密鍵の受け渡しが行われ、かつ暗号機能を有する機器と暗号機能を有しない機器の混在が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号を付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、識別符号の登録手続きが実行されると、前記子通信機は、前記親通信機に対して暗号機能を有する識別子を前記システム識別符号及び前記機器識別符号の付与を要求する識別符号付与要求信号中に乗せて送信し、前記親通信機は、前記子通信機からの識別符号付与要求信号中に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、前記識別子が暗号機能有りを示している場合は、前記システム識別符号及び前記機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの応答パケットに構成し、前記応答パケット中に暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして前記子通信機に前記応答パケットを送信し、前記子通信機は、前記応答パケット中に含まれる暗号機能を有する識別子がセットされていれば、前記応答パケットは秘密鍵情報を含んだパケットであることを認識すると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記応答パケットの秘密鍵情報部分をディスクランブルする構成とした親無線機と子通信機とで構成されているため、簡単な操作で第３者に解読されることなく暗号機能を有する親通信機は秘密鍵を子無線機に発行し、子無線機は前記秘密鍵を取得することができる。
【００１５】
第２の発明は、親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と、前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号とを付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、前記親通信機は、識別符号の登録手続きが実行されると、前記子通信機からの識別符号付与要求信号中の制御情報に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、前記識別子が暗号機能有りを示している場合は、前記システム識別符号及び前記機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの応答パケットに構成し、前記応答パケット中に暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして前記子通信機に前記応答パケットを送信する構成の親通信機としたことにより、簡単な操作で暗号機能を有する子通信機に対して秘密鍵を第３者に解読されることなく付与できる。
【００１６】
第３の発明は、親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号を付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、前記子通信機は、識別符号の登録手続きが実行されると、前記親通信機に対して暗号機能を有する識別子を前記システム識別符号及び前記機器識別符号の付与を要求する識別符号付与要求信号中に乗せて送信し、前記送信信号に対する前記親通信機からの応答パケットを受信し、前記応答パケット中に含まれる暗号機能を有する識別子がセットされていれば、前記応答パケットは秘密鍵情報を含んだパケットであることを認識すると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記応答パケットの秘密鍵情報部分をディスクランブルする構成とした子通信機としたことにより、簡単な操作で暗号機能を有する親通信機から秘密鍵を第３者に解読されることなく取得することができる。
【００１７】
第４の発明は、デフォルト鍵情報から生成されるデータ列は、デフォルトの鍵と、送信パケットの中の前記デフォルト鍵情報から生成されるデータ列でスクランブルをかけられた第２の鍵とを用いて生成されたものであることを特徴としたことにより、簡単な構成で秘匿性の高いスクランブルを秘密鍵の受け渡し情報に施すことができる。
【００１８】
第５の発明は、デフォルト鍵情報から生成されるデータ列は、デフォルトの鍵と、応答パケットの中の前記デフォルト鍵情報から生成されるデータ列でディスクランブルをかけられる第２の鍵とを用いて生成されたものであることを特徴としたことにより、簡単な構成で秘匿性の高いスクランブルを秘密鍵の受け渡し情報に施すことができる。
【００１９】
第６の発明は、デフォルト鍵は複数種類存在し、前記複数種類の中のどの鍵を使用するかを、第２の鍵で指定する構成としたことにより、デフォルト鍵を第３者に知られる確率が下がり、秘匿性の高いスクランブルを秘密鍵の受け渡し情報に施すことができる。
【００２０】
第７の発明は、デフォルト鍵は、その一部に子通信機からの送信パケット中に含まれる子通信機を識別するための機器識別符号情報を含んでいることを特徴としたことにより、デフォルト鍵を通信相手によって変えることができ、秘匿性の高いスクランブルを秘密鍵の受け渡し情報に施すことができる。
【００２１】
第８の発明は、１〜７のいずれか１項記載の通信システムの機能の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムとすることにより、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の通信システムの少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。簡単なハードウェアで本発明の機能を実現できる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における通信装置のブロック図を示すものである。
【００２４】
図１において、無線通信部１０６は、送信手段１０２、受信手段１０３、符号生成手段１０４及び符号解読手段１０５から構成されている。アンテナ１０１は無線通信部１０６を構成する送信手段１０２及び受信手段１０３に接続されている。符号生成手段１０４及び符号解読手段１０５は家電機器１１１と接続されている。識別子検出手段１０７、識別子付与手段１０９及び暗号化制御手段１０８は無線通信部１０６と接続されている。そして１１０が通信装置である。
【００２５】
図２は本発明の第１の実施の形態における通信装置を用いたシステム例を示す。
【００２６】
図２において、コントローラ１２１と通信装置Ａ１２２で構成されるブロックがホームコントローラ、そして通信装置Ｂ１２３とセンサー１２４で構成されるブロックがホームコントローラから制御されるネット対応機器である。
【００２７】
ホームコントローラは図２には図示していないが、タッチパネルを有し、前記タッチパネル上のボタンを押すことによりセンサー１２４の制御を行うことができる。ホームコントローラを構成する通信装置Ａ１２２とセンサー１２４に接続される通信装置Ｂ１２３は４２９ＭＨｚ帯の特定小電力無線電波を用いたプロトコルで接続される。
【００２８】
図２における通信装置Ａ１２２あるいは通信装置Ｂ１２３が図１における通信装置１１０に相当する。図２におけるコントローラ１２１あるいはセンサー１２４が図１における家電機器１１１に相当する。
【００２９】
ここで、図２における通信装置Ａ１２２と通信装置Ｂ１２３の間で送受信される電文構成について図３を参照しながら説明する。
【００３０】
図３において（１）はデータフォーマット全体構成を示す。図３の（１）において区間（ａ）はプリアンブル部と呼ばれ、受信チャンネルとして複数チャンネルを順次スキャンして待ち受ける受信方式に対応するため（ビット同期信号１＋フレーム同期信号１＋データ信号１）を一つのブロックとして前記ブロックをＮ回繰り返し送信する。例えば、受信側が３つのチャンネルを順次スキャンして待ち受ける場合は、１チャンネル当たり２ブロック必要であるため、前記ブロックを６回繰り返す。そして区間（ｂ）は情報部と呼ばれる。区間（ｃ）は送信の最後を示す信号であるがなくてもかまわない。
【００３１】
データ１の詳細な構成を図３の（２）に示す。またデータ２の詳細な構成を図３の（３）に示す。
【００３２】
データ１には宛先を示す受信機器識別符号と自分の属するシステムかどうかを識別する無線システム識別符号の一部である部分無線システム識別符号が含まれている。部分無線システム識別符号は無線システム識別符号を３分割したものである。
【００３３】
データ２には無線システム識別符号と送信元を示す送信機器識別符号が含まれている。自分の属するシステムの電文であるかどうかは無線システム識別符号で判別し、同報であるかどうかは制御コード１のある１ビットと受信機器識別符号のパターンによって判別する。
【００３４】
データ２の制御コード２には、送信元の送受信に関する各種情報を識別するために複数の識別子が記載されている。例えば、送信元の通信装置が暗号機能を有している場合は、制御コード２のあるビットを“１”にして送信し、暗号機能を有していない場合は、前記ビットを“０”にして送信する。前記ビットが、暗号機能を示す識別子である。
【００３５】
データ１及びデータ２は、それぞれ元データをＢＣＨ（３１，１６）符号を１ビット拡張した１ビット拡張ＢＣＨ（３１，１６）符号（以下ＢＣＨ（３２，１６）符号と呼ぶ）で誤り制御符号化した後、３２ビットのスクランブル符号と排他的論理和処理を行うスクランブル符号化が施されている。
【００３６】
データ２の伝送データブロックに、図３（４）に示すように１６ビットの第２の鍵と、その後ろに伝送したいデータ（１）〜パリティ及びダミーを暗号化のためにスクランブルをかけて乗せている。暗号化のためにスクランブルをかける場合は、制御コード２の暗号機能を示す識別子を“１”にする。暗号をかけない場合は、前記暗号機能を示す識別子を“０”にして、第２の鍵を付加せず、かつデータ（１）〜パリティ及びダミーにスクランブルをかけずに、そのままデータ２の伝送データブロックに入れる。なお暗号をかけない場合はパリティを省略しても良い。
【００３７】
上記暗号化のためのスクランブルは１６ビットの暗号化符号と１６ビットのデータとを排他的論理和処理を行うことで実現している。データ（１）、データ（２）は８ビット単位のデータブロックである。パリティ及びダミーもそれぞれ８ビットである。１６ビット単位でスクランブルをかけるため、送りたいデータがパリティを含めて１６ビットの整数倍にならない場合は、ダミーを挿入する。
【００３８】
前記１６ビットの暗号化符号の作成方法の一例を以下に説明する。
（１）各通信装置はシステムに共通の３２ビットの秘密鍵を有している。
（２）前記３２ビットの秘密鍵とは別に１６ビットの第２の鍵を通信ごとに設定する。
（３）前記３２ビットの秘密鍵を前記１６ビットの第２の鍵でモジュロ２の割り算処理を行う。
（４）上記（３）の処理により１６ビットの余りが発生する。
（５）上記（４）の１６ビットの余りが求める１６ビットの暗号化符号である。なお余りでなく上記（３）の処理で求まる１６ビットの商を１６ビットの暗号化符号として用いることもできる。
【００３９】
データを受信する側の通信装置は、システムに共通の前記秘密鍵と、通信ごとに設定される前記第２の鍵を用いて、上記１６ビットの暗号化符号を求め、受信した伝送データブロックのスクランブルを解き（ディスクランブル）、データ（１）〜パリティを取り出す。
【００４０】
図３（３）の１ブロック電文長に送信データの長さが記載されており、ダミーが含まれているかどうかは、前記１ブロック電文長の情報により識別できる。パリティに間違いがなければ、前記データ（１）〜データ（ｎ）を正しいデータとして受信する。
【００４１】
上記暗号化符号を求める演算処理は、ＢＣＨ（３２，１６）符号化及び復号化を行う演算処理とまったく同じであり、ＢＣＨ（３２，１６）符号化及び復号化の演算プロセスを利用できることとなり、回路規模やソフトウェア規模を増やすことなく簡単に暗号化処理を行うことができる。上記暗号化のための各種処理は、図１の暗号化制御手段１０８により行われる。
【００４２】
以上のように構成された通信装置について、図２と図４を参照しながら秘密鍵の受け渡しについて説明する。
【００４３】
図４は登録手順を示すシーケンス図である。通信装置Ａ１２２が親無線機、通信装置Ｂ１２３が子無線機である。
【００４４】
ステップ１（ＳＴ１）：親無線機１２２のスイッチやコントローラ側からの電文などの手段を用いた登録モード移行操作を行う。すると親無線機１２２は登録状態に遷移し、登録状態専用の無線チャンネルで子無線機からの電波を待ちうける。
【００４５】
ステップ２（ＳＴ２）：子無線機１２３のスイッチやセンサー機器からの電文などの手段を用いた登録モード移行操作を行う。すると子無線機１２３は登録状態に遷移する。
【００４６】
ステップ３（ＳＴ３）：子無線機１２３は登録状態に遷移すると、登録状態専用の無線チャンネルで識別符号付与要求信号を無線送信する。この時子無線機１２３は、子無線機１２３を識別するための仮に割り振った機器識別符号を上記無線送信する識別符号付与要求信号に付加して送信する。
【００４７】
この時、子無線機１２３が暗号機能を有していれば、図３に示す制御コード２の暗号機能を示す識別子を“１”にして上記信号を送信する。
【００４８】
ステップ４（ＳＴ４）：親無線機１２２は上記識別符号付与要求信号を受信すると、親無線機１２２が管理する子無線機群の機器識別符号テーブルを参照し、まだ付与していない機器識別符号と無線システム識別符号を上記仮に割り振った機器識別符号の機器宛に、識別符号割り当て信号に乗せて送る。
【００４９】
この時、受信した識別符号付与要求信号に含まれる暗号機能を示す識別子が“１”であれば、図３（３）に示す制御コード２の暗号機能を示す識別子を“１”にし、かつ識別符号割り当て信号に１６ビットの秘密鍵を付加して送信する。
【００５０】
この時、図３（４）に示すように第２の鍵を、秘密鍵を含むデータブロックの前段に付加し、かつ秘密鍵を含むデータブロックを暗号化符号によりスクランブルを施す。暗号化符号を生成するための秘密鍵として、親無線機と子無線機の間で無線機にかかわらず共通の鍵としてあらかじめ決めておいたデフォルトの鍵（デフォルト鍵情報）を用いる。上記デフォルトの鍵は親無線機１２２、子無線機１２３のＲＯＭ（図示せず）にあらかじめ記憶されている。
【００５１】
ステップ５（ＳＴ５）：子無線機１２３は上記識別符号割り当て信号を受信すると、親無線機１２２より割り当てられた無線システム識別符号及び機器識別符号を記憶し以後自機の識別符号として使用する。そして親無線機１２２に対して子無線機１２３の間欠受信周期の情報を応答信号に乗せて送信し、登録処理を完了し通常動作状態に遷移する。
【００５２】
この時、受信した上記識別符号割り当て信号に含まれる前記暗号機能を示す識別子が“１”であれば、上記識別符号割り当て信号は、１６ビットの秘密鍵が付加された信号であると認識し、前記１６ビットの秘密鍵を取得する。
【００５３】
この時、図３（４）に示すように秘密鍵を含むデータブロックの前段に付加された第２の鍵を取得し、かつ秘密鍵を含むデータブロックを暗号化符号によりディススクランブルを施す。暗号化符号を解くための秘密鍵として、親無線機１２２と子無線機１２３の間で無線機にかかわらず共通の鍵としてあらかじめ決めておいたデフォルトの鍵（デフォルト鍵情報）を用いる。上記デフォルトの鍵は親無線機１２２、子無線機１２３のＲＯＭ（図示せず）にあらかじめ記憶されている。
【００５４】
ステップ６（ＳＴ６）：親無線機１２２は前記応答信号を受信すると、応答信号に含まれる子無線機１２３の間欠受信周期情報を子無線機に割り当てた機器識別符号とペアで記憶し、登録処理を完了し通常動作状態に遷移する。
【００５５】
上記手順において、デフォルトの鍵として、複数種類用意し、どの鍵を利用するかを第２の鍵で指定することも可能である。例えば第２の鍵１６ビットのうちの８ビットをデフォルトの鍵を指定する番号に利用する。これにより２５６種類のデフォルトの鍵を用意することができる。
【００５６】
また、子無線機１２３から送られてくる、子無線機を識別するために仮に割り振られた機器識別符号をデフォルトの鍵の一部に利用することができる。このようにすれば、識別符号割り当て信号を違う子無線機に送信するごとにデフォルトの鍵が異なり暗号化符号を変えることができる。
【００５７】
そして暗号機能を示す識別子を用いることにより、暗号機能を有する無線機と暗号機能を有しない無線機の識別ができ、よってそれぞれの無線機で受信できる電文フォーマットを送信できるため、暗号機能を有する無線機と暗号機能を有しない無線機が混在しても親無線機と子無線機の間でやり取りする電文数を増やすことなく正確に必要な情報を子無線機に短時間で設定できることとなる。また秘密鍵の受け渡し情報を暗号化符号によりスクランブルを施しているため第３者に秘密鍵情報を盗み見られる可能性が少ない。
【００５８】
次に図５を用いて、暗号化されていない平文の送受信及び暗号化された暗号電文の送受信のシーケンスについて説明する。
【００５９】
（ａ）暗号機能無の個別通信の場合
通信装置Ａ１２３は暗号機能を有しているが、通信装置Ｃ１２５は暗号機能を有していない。この場合の通信について説明する。
【００６０】
（１）ホームコントローラ（ＨＣ）１２１より通信装置Ｃ１２５宛に送信要求１２７が発生する。
【００６１】
（２）通信装置Ａ１２２は、内部に記憶しているテーブル情報から通信装置Ｃ１２５は暗号機能を有していないことを知り、図３の制御コード２の暗号電文であることを示す暗号化識別子を“０”にして、暗号のためのスクランブルをかけずに平文で通信装置Ｃ１２５宛に電文１２８を送信する。
【００６２】
（３）通信装置Ｃ１２５は、前記電文１２８を受信し、アクノリッジ信号（以下ＡＣＫと呼ぶ）１２９を送信し、エアコン１２６に電文１３０を送信する。
【００６３】
（ｂ）暗号機能有の個別通信の場合
通信装置Ａ１２２及び通信装置Ｂ１２３は共に暗号機能を有している場合の通信について説明する。
【００６４】
（１）ホームコントローラ１２１より通信装置Ｂ１２３宛に送信要求１３１が発生する。
【００６５】
（２）通信装置Ａ１２２は、内部に記憶しているテーブル情報から通信装置Ｂ１２３は暗号機能を有していることを知り、図３の制御コード２の暗号電文であることを示す暗号化識別子を“０”にして、平文で通信装置Ｂ１２３宛に１６ビットの第２の鍵を要求する電文１３２を送信する。
【００６６】
（３）通信装置Ｂ１２３は、前記１６ビットの第２の鍵を要求する信号１３２を受信すると、図３の制御コード２の暗号電文であることを示す暗号化識別子を“０”にして、平文でランダムに発生させた１６ビットの第２の鍵付与電文１３３を通信装置Ａ１２２宛に送信する。
【００６７】
（４）通信装置Ａ１２２は、前記１６ビットの第２の鍵付与電文１３３を受信すると、１６ビットの第２の鍵を取得する。そして、あらかじめ持っている秘密鍵と前記第２の鍵を用いてすでに説明した方法により暗号化符号を作成し、送信したいデータを暗号化する。そして図３の制御コード２の暗号電文であることを示す暗号化識別子を“１”にして、前記暗号化した暗号電文１３４を通信装置Ｂ１２３宛に送信する。この時、送信信号に第２の鍵情報を乗せても良いし、乗せなくても良い。
【００６８】
（５）通信装置Ｂ１２３は、前記暗号電文１３４を所定時間以内に受け取った場合は、あらかじめ持っている秘密鍵と前記第２の鍵を用いてすでに説明した方法により暗号化符号を作成し、受信したデータの暗号化を解く。そして、ＡＣＫ１３５を返信し、センサー１２４に受信電文１３６を送信する。上記動作において、暗号電文１３４を所定時間以降に受け取った場合は、第３者が成りすましている可能性があるとして受信データを破棄する。
【００６９】
以上のように、受信側から通信に先立ち、第２の鍵を取得する手順により、第３者の成りすましを防ぐ効果が高まることとなる。
【００７０】
暗号電文１３４に図３（４）に示すように１６ビットの第２の鍵情報を挿入して伝送する構成も可能である。この場合、挿入する１６ビットの第２の鍵部分は暗号化されず平文のまま送られることになる。このように構成すれば、通信装置Ｂ１２３から第２の鍵をもらう必要がない。すなわち、通信装置Ａ１２２自身でランダムに発生させた１６ビットの第２の鍵を用いて暗号化を行い、前記第２の鍵を暗号電文１３４に乗せて送るため、受信側である通信装置Ｂ１２３は、暗号電文１３４に乗って送られてくる第２の鍵を用いて暗号を解読することができる。
【００７１】
また、同報通信は、通信相手が複数であるため受信側から第２の鍵をもらうことができない。そのため、暗号電文に第２の鍵を乗せて伝送する方法は、特に同報通信において有益である。
【００７２】
なお、図４の登録手順において用いられる暗号機能の有無を示す識別子と、図５の通信で用いられる暗号電文であることを示す暗号化識別子を制御コード２のひとつのビットで共用することが可能である。上記二つの識別子を共用することにより制御コード２のビットに余裕を持たせることができ、他の機能を制御コード２に付加できる。
【００７３】
なお、本実施の形態では暗号機能を示す識別子を制御情報に持たせたが、それに限らず通信する電文中に備えればよい。また、暗号化にはスクランブルを行う方法で説明したが。これに限らない。また、第２の鍵をデータブロックの前段に付加したが、電文フォーマットは図３に限らず、電文中にあればよい。
【００７４】
なお、図１の構成の手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信することで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように本発明にかかる通信システム及びプログラムは、簡単な操作で秘密鍵の受け渡しを第３者に盗み見られることなく行わせることができ、かつ暗号機能に対応した機器と暗号機能に対応していない機器を識別できると共に、簡単な構成で暗号化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１における通信装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における通信装置を用いた通信システム図
【図３】本発明の実施の形態１における通信装置が送信するデータフォーマット図
【図４】本発明の実施の形態１における通信システムの登録動作を示すシーケンス図
【図５】本発明の実施の形態１における通信システムの通信シーケンス図
【図６】従来の通信装置のブロック図
【符号の説明】
【００７７】
１０１ アンテナ
１０２ 送信手段
１０３ 受信手段
１０４ 符号生成手段
１０５ 符号解読手段
１０６ 無線通信部
１０７ 識別子検出手段
１０８ 暗号化制御手段
１０９ 識別子付与手段
１１０ 通信装置
１１１ 家電機器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、秘密鍵による通信を行う通信システム、及びプログラムに関するものであり、特に秘密鍵の設定に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、エアコンや冷蔵庫などの白物家電機器や侵入センサー等のセキュリティ機器と家庭内に設置されたホームコントローラとを無線で接続し、前記ホームコントローラを介して携帯電話と接続し、家の外よりエアコン等の機器をコントロールしたり、家の中のセキュリティ情報を携帯電話を介して外出中の家人に報知したりする家庭内ネットワークシステムが開発されてきている。
【０００３】
しかしながら、無線ネットワークシステムは盗聴が比較的容易であるという欠点を持っている。そのため、データを盗み見られたり、成りすましによりいたずらを受けるなどが考えられる。そのため、無線ネットワークシステムは暗号などのセキュリティ機能とともに使用されることが多い。
【０００４】
データの暗号化のためには、一般に秘密鍵と呼ばれる鍵を通信相手と共有する必要がある。この秘密鍵を通信相手と共有する方法として、キーボードなどの入力手段を用いて各機器に秘密鍵を入力する方法があるが、多くの白物家電機器では、上記秘密鍵を入力するキーボードのような入力手段を有していないのが現状である。
【０００５】
このような入力手段を有しない白物家電機器において、通信相手と秘密鍵を共有する方法として、特許文献１に記載されたものがある。以下特許文献１に記載された従来例について説明する。
【０００６】
図６は従来の通信システムの構成図である。通信媒体としてはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）が用いられている。最初、家電機器１とアクセスポイント３のＰＩＮコード（本発明で言う秘密鍵に相当）は異なるため両者間の通信は成立しない。そこで、家電機器１はネットワークへの接続要求を発している通信装置の有無を検査するためのインクワイアリスキャンを行う。
【０００７】
コントローラ２はあらかじめ分かっている、家電機器の１のＰＩＮコードの初期値をもって、インクワイアリスキャンをしている家電機器１と通信を確立しようと試みる。このときコントローラ２は家電機器１を通信相手に指名してインクワイアリを発する。当該インクワイアリは家電機器１によって補足され、家電機器１とコントローラ２が持つＰＩＮコードが同一となり両者間に通信が確立される。コントローラ２はキーボード等の入力装置を備えることができ、家電機器１のＰＩＮコードの初期値をあらかじめ入力しておくことができる。４はネットワークである。
【特許文献１】特開２００４−７５６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記従来の構成では、あらかじめ家電機器１のＰＩＮコードの初期値をコントローラ２に入力しておく必要があり、ネットワークに繋がる家電機器の数が多くなると作業が大変になるという課題があった。
【０００９】
またセキュリティに関係するセンサー機器のように暗号通信を必要とする機器と、いたずらされてもそれほど大きな問題とならないためコストなどの要求から暗号通信を用いない機器とがネットワークに混在した場合の区別において課題があった。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡単な操作で確実に秘密鍵の受け渡しが行われ、かつ暗号通信対応機器と暗号通信に対応していない機器の混在を同一のネットワーク内で可能とする通信システム及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号を付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、
識別符号の登録手続きが実行されると、前記子通信機は、前記親通信機に対して暗号機能を有する識別子を前記システム識別符号及び前記機器識別符号の付与を要求する識別符号付与要求信号中に乗せて送信し、
前記親通信機は、前記子通信機からの識別符号付与要求信号中に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、前記識別子が暗号機能有りを示している場合は、前記システム識別符号及び前記機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの応答パケットに構成し、前記応答パケット中に暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして前記子通信機に前記応答パケットを送信し、
前記子通信機は、前記応答パケット中に含まれる暗号機能を有する識別子がセットされていれば、前記応答パケットは秘密鍵情報を含んだパケットであることを認識すると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記応答パケットの秘密鍵情報部分をディスクランブルする構成されたものである。
【００１２】
これによって、簡単な操作で秘密鍵の受け渡しを他者に解読されることなく行わせることができ、かつ暗号機能に対応した機器と暗号機能に対応していない機器を識別し、それぞれの機器に対応した電文フォーマットで各種初期設定を行わせることができることとなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の通信システム及びプログラムを用いることにより、簡単な操作で確実に秘密鍵の受け渡しが行われ、かつ暗号機能を有する機器と暗号機能を有しない機器の混在が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号を付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、識別符号の登録手続きが実行されると、前記子通信機は、前記親通信機に対して暗号機能を有する識別子を前記システム識別符号及び前記機器識別符号の付与を要求する識別符号付与要求信号中に乗せて送信し、前記親通信機は、前記子通信機からの識別符号付与要求信号中に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、前記識別子が暗号機能有りを示している場合は、前記システム識別符号及び前記機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの応答パケットに構成し、前記応答パケット中に暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして前記子通信機に前記応答パケットを送信し、前記子通信機は、前記応答パケット中に含まれる暗号機能を有する識別子がセットされていれば、前記応答パケットは秘密鍵情報を含んだパケットであることを認識すると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記応答パケットの秘密鍵情報部分をディスクランブルする構成とした親無線機と子通信機とで構成されているため、簡単な操作で第３者に解読されることなく暗号機能を有する親通信機は秘密鍵を子無線機に発行し、子無線機は前記秘密鍵を取得することができる。
【００１５】
第２の発明は、親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と、前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号とを付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、前記親通信機は、識別符号の登録手続きが実行されると、前記子通信機からの識別符号付与要求信号中の制御情報に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、前記識別子が暗号機能有りを示している場合は、前記システム識別符号及び前記機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの応答パケットに構成し、前記応答パケット中に暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして前記子通信機に前記応答パケットを送信する構成の親通信機としたことにより、簡単な操作で暗号機能を有する子通信機に対して秘密鍵を第３者に解読されることなく付与できる。
【００１６】
第３の発明は、親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号を付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、前記子通信機は、識別符号の登録手続きが実行されると、前記親通信機に対して暗号機能を有する識別子を前記システム識別符号及び前記機器識別符号の付与を要求する識別符号付与要求信号中に乗せて送信し、前記送信信号に対する前記親通信機からの応答パケットを受信し、前記応答パケット中に含まれる暗号機能を有する識別子がセットされていれば、前記応答パケットは秘密鍵情報を含んだパケットであることを認識すると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記応答パケットの秘密鍵情報部分をディスクランブルする構成とした子通信機としたことにより、簡単な操作で暗号機能を有する親通信機から秘密鍵を第３者に解読されることなく取得することができる。
【００１７】
第４の発明は、デフォルト鍵情報から生成されるデータ列は、デフォルトの鍵と、送信パケットの中の前記デフォルト鍵情報から生成されるデータ列でスクランブルをかけられた第２の鍵とを用いて生成されたものであることを特徴としたことにより、簡単な構成で秘匿性の高いスクランブルを秘密鍵の受け渡し情報に施すことができる。
【００１８】
第５の発明は、デフォルト鍵情報から生成されるデータ列は、デフォルトの鍵と、応答パケットの中の前記デフォルト鍵情報から生成されるデータ列でディスクランブルをかけられる第２の鍵とを用いて生成されたものであることを特徴としたことにより、簡単な構成で秘匿性の高いスクランブルを秘密鍵の受け渡し情報に施すことができる。
【００１９】
第６の発明は、デフォルト鍵は複数種類存在し、前記複数種類の中のどの鍵を使用するかを、第２の鍵で指定する構成としたことにより、デフォルト鍵を第３者に知られる確率が下がり、秘匿性の高いスクランブルを秘密鍵の受け渡し情報に施すことができる。
【００２０】
第７の発明は、デフォルト鍵は、その一部に子通信機からの送信パケット中に含まれる子通信機を識別するための機器識別符号情報を含んでいることを特徴としたことにより、デフォルト鍵を通信相手によって変えることができ、秘匿性の高いスクランブルを秘密鍵の受け渡し情報に施すことができる。
【００２１】
第８の発明は、１〜７のいずれか１項記載の通信システムの機能の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラムとすることにより、電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させて本発明の通信システムの少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。簡単なハードウェアで本発明の機能を実現できる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における通信装置のブロック図を示すものである。
【００２４】
図１において、無線通信部１０６は、送信手段１０２、受信手段１０３、符号生成手段１０４及び符号解読手段１０５から構成されている。アンテナ１０１は無線通信部１０６を構成する送信手段１０２及び受信手段１０３に接続されている。符号生成手段１０４及び符号解読手段１０５は家電機器１１１と接続されている。識別子検出手段１０７、識別子付与手段１０９及び暗号化制御手段１０８は無線通信部１０６と接続されている。そして１１０が通信装置である。
【００２５】
図２は本発明の第１の実施の形態における通信装置を用いたシステム例を示す。
【００２６】
図２において、コントローラ１２１と通信装置Ａ１２２で構成されるブロックがホームコントローラ、そして通信装置Ｂ１２３とセンサー１２４で構成されるブロックがホームコントローラから制御されるネット対応機器である。
【００２７】
ホームコントローラは図２には図示していないが、タッチパネルを有し、前記タッチパネル上のボタンを押すことによりセンサー１２４の制御を行うことができる。ホームコントローラを構成する通信装置Ａ１２２とセンサー１２４に接続される通信装置Ｂ１２３は４２９ＭＨｚ帯の特定小電力無線電波を用いたプロトコルで接続される。
【００２８】
図２における通信装置Ａ１２２あるいは通信装置Ｂ１２３が図１における通信装置１１０に相当する。図２におけるコントローラ１２１あるいはセンサー１２４が図１における家電機器１１１に相当する。
【００２９】
ここで、図２における通信装置Ａ１２２と通信装置Ｂ１２３の間で送受信される電文構成について図３を参照しながら説明する。
【００３０】
図３において（１）はデータフォーマット全体構成を示す。図３の（１）において区間（ａ）はプリアンブル部と呼ばれ、受信チャンネルとして複数チャンネルを順次スキャンして待ち受ける受信方式に対応するため（ビット同期信号１＋フレーム同期信号１＋データ信号１）を一つのブロックとして前記ブロックをＮ回繰り返し送信する。例えば、受信側が３つのチャンネルを順次スキャンして待ち受ける場合は、１チャンネル当たり２ブロック必要であるため、前記ブロックを６回繰り返す。そして区間（ｂ）は情報部と呼ばれる。区間（ｃ）は送信の最後を示す信号であるがなくてもかまわない。
【００３１】
データ１の詳細な構成を図３の（２）に示す。またデータ２の詳細な構成を図３の（３）に示す。
【００３２】
データ１には宛先を示す受信機器識別符号と自分の属するシステムかどうかを識別する無線システム識別符号の一部である部分無線システム識別符号が含まれている。部分無線システム識別符号は無線システム識別符号を３分割したものである。
【００３３】
データ２には無線システム識別符号と送信元を示す送信機器識別符号が含まれている。自分の属するシステムの電文であるかどうかは無線システム識別符号で判別し、同報であるかどうかは制御コード１のある１ビットと受信機器識別符号のパターンによって判別する。
【００３４】
データ２の制御コード２には、送信元の送受信に関する各種情報を識別するために複数の識別子が記載されている。例えば、送信元の通信装置が暗号機能を有している場合は、制御コード２のあるビットを“１”にして送信し、暗号機能を有していない場合は、前記ビットを“０”にして送信する。前記ビットが、暗号機能を示す識別子である。
【００３５】
データ１及びデータ２は、それぞれ元データをＢＣＨ（３１，１６）符号を１ビット拡張した１ビット拡張ＢＣＨ（３１，１６）符号（以下ＢＣＨ（３２，１６）符号と呼ぶ）で誤り制御符号化した後、３２ビットのスクランブル符号と排他的論理和処理を行うスクランブル符号化が施されている。
【００３６】
データ２の伝送データブロックに、図３（４）に示すように１６ビットの第２の鍵と、その後ろに伝送したいデータ（１）〜パリティ及びダミーを暗号化のためにスクランブルをかけて乗せている。暗号化のためにスクランブルをかける場合は、制御コード２の暗号機能を示す識別子を“１”にする。暗号をかけない場合は、前記暗号機能を示す識別子を“０”にして、第２の鍵を付加せず、かつデータ（１）〜パリティ及びダミーにスクランブルをかけずに、そのままデータ２の伝送データブロックに入れる。なお暗号をかけない場合はパリティを省略しても良い。
【００３７】
上記暗号化のためのスクランブルは１６ビットの暗号化符号と１６ビットのデータとを排他的論理和処理を行うことで実現している。データ（１）、データ（２）は８ビット単位のデータブロックである。パリティ及びダミーもそれぞれ８ビットである。１６ビット単位でスクランブルをかけるため、送りたいデータがパリティを含めて１６ビットの整数倍にならない場合は、ダミーを挿入する。
【００３８】
前記１６ビットの暗号化符号の作成方法の一例を以下に説明する。
（１）各通信装置はシステムに共通の３２ビットの秘密鍵を有している。
（２）前記３２ビットの秘密鍵とは別に１６ビットの第２の鍵を通信ごとに設定する。
（３）前記３２ビットの秘密鍵を前記１６ビットの第２の鍵でモジュロ２の割り算処理を行う。
（４）上記（３）の処理により１６ビットの余りが発生する。
（５）上記（４）の１６ビットの余りが求める１６ビットの暗号化符号である。なお余りでなく上記（３）の処理で求まる１６ビットの商を１６ビットの暗号化符号として用いることもできる。
【００３９】
データを受信する側の通信装置は、システムに共通の前記秘密鍵と、通信ごとに設定される前記第２の鍵を用いて、上記１６ビットの暗号化符号を求め、受信した伝送データブロックのスクランブルを解き（ディスクランブル）、データ（１）〜パリティを取り出す。
【００４０】
図３（３）の１ブロック電文長に送信データの長さが記載されており、ダミーが含まれているかどうかは、前記１ブロック電文長の情報により識別できる。パリティに間違いがなければ、前記データ（１）〜データ（ｎ）を正しいデータとして受信する。
【００４１】
上記暗号化符号を求める演算処理は、ＢＣＨ（３２，１６）符号化及び復号化を行う演算処理とまったく同じであり、ＢＣＨ（３２，１６）符号化及び復号化の演算プロセスを利用できることとなり、回路規模やソフトウェア規模を増やすことなく簡単に暗号化処理を行うことができる。上記暗号化のための各種処理は、図１の暗号化制御手段１０８により行われる。
【００４２】
以上のように構成された通信装置について、図２と図４を参照しながら秘密鍵の受け渡しについて説明する。
【００４３】
図４は登録手順を示すシーケンス図である。通信装置Ａ１２２が親無線機、通信装置Ｂ１２３が子無線機である。
【００４４】
ステップ１（ＳＴ１）：親無線機１２２のスイッチやコントローラ側からの電文などの手段を用いた登録モード移行操作を行う。すると親無線機１２２は登録状態に遷移し、登録状態専用の無線チャンネルで子無線機からの電波を待ちうける。
【００４５】
ステップ２（ＳＴ２）：子無線機１２３のスイッチやセンサー機器からの電文などの手段を用いた登録モード移行操作を行う。すると子無線機１２３は登録状態に遷移する。
【００４６】
ステップ３（ＳＴ３）：子無線機１２３は登録状態に遷移すると、登録状態専用の無線チャンネルで識別符号付与要求信号を無線送信する。この時子無線機１２３は、子無線機１２３を識別するための仮に割り振った機器識別符号を上記無線送信する識別符号付与要求信号に付加して送信する。
【００４７】
この時、子無線機１２３が暗号機能を有していれば、図３に示す制御コード２の暗号機能を示す識別子を“１”にして上記信号を送信する。
【００４８】
ステップ４（ＳＴ４）：親無線機１２２は上記識別符号付与要求信号を受信すると、親無線機１２２が管理する子無線機群の機器識別符号テーブルを参照し、まだ付与していない機器識別符号と無線システム識別符号を上記仮に割り振った機器識別符号の機器宛に、識別符号割り当て信号に乗せて送る。
【００４９】
この時、受信した識別符号付与要求信号に含まれる暗号機能を示す識別子が“１”であれば、図３（３）に示す制御コード２の暗号機能を示す識別子を“１”にし、かつ識別符号割り当て信号に１６ビットの秘密鍵を付加して送信する。
【００５０】
この時、図３（４）に示すように第２の鍵を、秘密鍵を含むデータブロックの前段に付加し、かつ秘密鍵を含むデータブロックを暗号化符号によりスクランブルを施す。暗号化符号を生成するための秘密鍵として、親無線機と子無線機の間で無線機にかかわらず共通の鍵としてあらかじめ決めておいたデフォルトの鍵（デフォルト鍵情報）を用いる。上記デフォルトの鍵は親無線機１２２、子無線機１２３のＲＯＭ（図示せず）にあらかじめ記憶されている。
【００５１】
ステップ５（ＳＴ５）：子無線機１２３は上記識別符号割り当て信号を受信すると、親無線機１２２より割り当てられた無線システム識別符号及び機器識別符号を記憶し以後自機の識別符号として使用する。そして親無線機１２２に対して子無線機１２３の間欠受信周期の情報を応答信号に乗せて送信し、登録処理を完了し通常動作状態に遷移する。
【００５２】
この時、受信した上記識別符号割り当て信号に含まれる前記暗号機能を示す識別子が“１”であれば、上記識別符号割り当て信号は、１６ビットの秘密鍵が付加された信号であると認識し、前記１６ビットの秘密鍵を取得する。
【００５３】
この時、図３（４）に示すように秘密鍵を含むデータブロックの前段に付加された第２の鍵を取得し、かつ秘密鍵を含むデータブロックを暗号化符号によりディススクランブルを施す。暗号化符号を解くための秘密鍵として、親無線機１２２と子無線機１２３の間で無線機にかかわらず共通の鍵としてあらかじめ決めておいたデフォルトの鍵（デフォルト鍵情報）を用いる。上記デフォルトの鍵は親無線機１２２、子無線機１２３のＲＯＭ（図示せず）にあらかじめ記憶されている。
【００５４】
ステップ６（ＳＴ６）：親無線機１２２は前記応答信号を受信すると、応答信号に含まれる子無線機１２３の間欠受信周期情報を子無線機に割り当てた機器識別符号とペアで記憶し、登録処理を完了し通常動作状態に遷移する。
【００５５】
上記手順において、デフォルトの鍵として、複数種類用意し、どの鍵を利用するかを第２の鍵で指定することも可能である。例えば第２の鍵１６ビットのうちの８ビットをデフォルトの鍵を指定する番号に利用する。これにより２５６種類のデフォルトの鍵を用意することができる。
【００５６】
また、子無線機１２３から送られてくる、子無線機を識別するために仮に割り振られた機器識別符号をデフォルトの鍵の一部に利用することができる。このようにすれば、識別符号割り当て信号を違う子無線機に送信するごとにデフォルトの鍵が異なり暗号化符号を変えることができる。
【００５７】
そして暗号機能を示す識別子を用いることにより、暗号機能を有する無線機と暗号機能を有しない無線機の識別ができ、よってそれぞれの無線機で受信できる電文フォーマットを送信できるため、暗号機能を有する無線機と暗号機能を有しない無線機が混在しても親無線機と子無線機の間でやり取りする電文数を増やすことなく正確に必要な情報を子無線機に短時間で設定できることとなる。また秘密鍵の受け渡し情報を暗号化符号によりスクランブルを施しているため第３者に秘密鍵情報を盗み見られる可能性が少ない。
【００５８】
次に図５を用いて、暗号化されていない平文の送受信及び暗号化された暗号電文の送受信のシーケンスについて説明する。
【００５９】
（ａ）暗号機能無の個別通信の場合
通信装置Ａ１２３は暗号機能を有しているが、通信装置Ｃ１２５は暗号機能を有していない。この場合の通信について説明する。
【００６０】
（１）ホームコントローラ（ＨＣ）１２１より通信装置Ｃ１２５宛に送信要求１２７が発生する。
【００６１】
（２）通信装置Ａ１２２は、内部に記憶しているテーブル情報から通信装置Ｃ１２５は暗号機能を有していないことを知り、図３の制御コード２の暗号電文であることを示す暗号化識別子を“０”にして、暗号のためのスクランブルをかけずに平文で通信装置Ｃ１２５宛に電文１２８を送信する。
【００６２】
（３）通信装置Ｃ１２５は、前記電文１２８を受信し、アクノリッジ信号（以下ＡＣＫと呼ぶ）１２９を送信し、エアコン１２６に電文１３０を送信する。
【００６３】
（ｂ）暗号機能有の個別通信の場合
通信装置Ａ１２２及び通信装置Ｂ１２３は共に暗号機能を有している場合の通信について説明する。
【００６４】
（１）ホームコントローラ１２１より通信装置Ｂ１２３宛に送信要求１３１が発生する。
【００６５】
（２）通信装置Ａ１２２は、内部に記憶しているテーブル情報から通信装置Ｂ１２３は暗号機能を有していることを知り、図３の制御コード２の暗号電文であることを示す暗号化識別子を“０”にして、平文で通信装置Ｂ１２３宛に１６ビットの第２の鍵を要求する電文１３２を送信する。
【００６６】
（３）通信装置Ｂ１２３は、前記１６ビットの第２の鍵を要求する信号１３２を受信すると、図３の制御コード２の暗号電文であることを示す暗号化識別子を“０”にして、平文でランダムに発生させた１６ビットの第２の鍵付与電文１３３を通信装置Ａ１２２宛に送信する。
【００６７】
（４）通信装置Ａ１２２は、前記１６ビットの第２の鍵付与電文１３３を受信すると、１６ビットの第２の鍵を取得する。そして、あらかじめ持っている秘密鍵と前記第２の鍵を用いてすでに説明した方法により暗号化符号を作成し、送信したいデータを暗号化する。そして図３の制御コード２の暗号電文であることを示す暗号化識別子を“１”にして、前記暗号化した暗号電文１３４を通信装置Ｂ１２３宛に送信する。この時、送信信号に第２の鍵情報を乗せても良いし、乗せなくても良い。
【００６８】
（５）通信装置Ｂ１２３は、前記暗号電文１３４を所定時間以内に受け取った場合は、あらかじめ持っている秘密鍵と前記第２の鍵を用いてすでに説明した方法により暗号化符号を作成し、受信したデータの暗号化を解く。そして、ＡＣＫ１３５を返信し、センサー１２４に受信電文１３６を送信する。上記動作において、暗号電文１３４を所定時間以降に受け取った場合は、第３者が成りすましている可能性があるとして受信データを破棄する。
【００６９】
以上のように、受信側から通信に先立ち、第２の鍵を取得する手順により、第３者の成りすましを防ぐ効果が高まることとなる。
【００７０】
暗号電文１３４に図３（４）に示すように１６ビットの第２の鍵情報を挿入して伝送する構成も可能である。この場合、挿入する１６ビットの第２の鍵部分は暗号化されず平文のまま送られることになる。このように構成すれば、通信装置Ｂ１２３から第２の鍵をもらう必要がない。すなわち、通信装置Ａ１２２自身でランダムに発生させた１６ビットの第２の鍵を用いて暗号化を行い、前記第２の鍵を暗号電文１３４に乗せて送るため、受信側である通信装置Ｂ１２３は、暗号電文１３４に乗って送られてくる第２の鍵を用いて暗号を解読することができる。
【００７１】
また、同報通信は、通信相手が複数であるため受信側から第２の鍵をもらうことができない。そのため、暗号電文に第２の鍵を乗せて伝送する方法は、特に同報通信において有益である。
【００７２】
なお、図４の登録手順において用いられる暗号機能の有無を示す識別子と、図５の通信で用いられる暗号電文であることを示す暗号化識別子を制御コード２のひとつのビットで共用することが可能である。上記二つの識別子を共用することにより制御コード２のビットに余裕を持たせることができ、他の機能を制御コード２に付加できる。
【００７３】
なお、本実施の形態では暗号機能を示す識別子を制御情報に持たせたが、それに限らず通信する電文中に備えればよい。また、暗号化にはスクランブルを行う方法で説明したが。これに限らない。また、第２の鍵をデータブロックの前段に付加したが、電文フォーマットは図３に限らず、電文中にあればよい。
【００７４】
なお、図１の構成の手段は、ＣＰＵ（またはマイコン）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、記憶・記録装置、Ｉ／Ｏなどを備えた電気・情報機器、コンピュータ、サーバー等のハードリソースを協働させるプログラムの形態で実施してもよい。プログラムの形態であれば、磁気メディアや光メディアなどの記録媒体に記録したりインターネットなどの通信回線を用いて配信することで新しい機能の配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上のように本発明にかかる通信システム及びプログラムは、簡単な操作で秘密鍵の受け渡しを第３者に盗み見られることなく行わせることができ、かつ暗号機能に対応した機器と暗号機能に対応していない機器を識別できると共に、簡単な構成で暗号化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施の形態１における通信装置のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における通信装置を用いた通信システム図
【図３】本発明の実施の形態１における通信装置が送信するデータフォーマット図
【図４】本発明の実施の形態１における通信システムの登録動作を示すシーケンス図
【図５】本発明の実施の形態１における通信システムの通信シーケンス図
【図６】従来の通信装置のブロック図
【符号の説明】
【００７７】
１０１ アンテナ
１０２ 送信手段
１０３ 受信手段
１０４ 符号生成手段
１０５ 符号解読手段
１０６ 無線通信部
１０７ 識別子検出手段
１０８ 暗号化制御手段
１０９ 識別子付与手段
１１０ 通信装置
１１１ 家電機器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号を付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、
識別符号の登録手続きが実行されると、前記子通信機は、前記親通信機に対して暗号機能を有する識別子を前記システム識別符号及び前記機器識別符号の付与を要求する識別符号付与要求信号中に乗せて送信し、
前記親通信機は、前記子通信機からの識別符号付与要求信号中に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、前記識別子が暗号機能有りを示している場合は、前記システム識別符号及び前記機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの応答パケットに構成し、前記応答パケット中に暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして前記子通信機に前記応答パケットを送信し、
前記子通信機は、前記応答パケット中に含まれる暗号機能を有する識別子がセットされていれば、前記応答パケットは秘密鍵情報を含んだパケットであることを認識すると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記応答パケットの秘密鍵情報部分をディスクランブルする構成とした通信システム。
【請求項２】
親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と、前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号とを付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、前記親通信機は、
識別符号の登録手続きが実行されると、前記子通信機からの識別符号付与要求信号中の制御情報に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、
前記識別子が暗号機能有りを示している場合は、前記システム識別符号及び前記機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの応答パケットに構成し、前記応答パケット中に暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして前記子通信機に前記応答パケットを送信する通信システム。
【請求項３】
親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号を付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、前記子通信機は、
識別符号の登録手続きが実行されると、前記親通信機に対して暗号機能を有する識別子を前記システム識別符号及び前記機器識別符号の付与を要求する識別符号付与要求信号中に乗せて送信し、
前記送信信号に対する前記親通信機からの応答パケットを受信し、前記応答パケット中に含まれる暗号機能を有する識別子がセットされていれば、前記応答パケットは秘密鍵情報を含んだパケットであることを認識すると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記応答パケットの秘密鍵情報部分をディスクランブルする通信システム。
【請求項４】
デフォルト鍵情報から生成されるデータ列は、デフォルトの鍵と、送信パケットの中の前記デフォルト鍵情報から生成されるデータ列でスクランブルをかけられた第２の鍵とを用いて生成されたものであることを特徴とする請求項１或いは請求項２記載の通信システム。
【請求項５】
デフォルト鍵情報から生成されるデータ列は、デフォルトの鍵と、応答パケットの中の前記デフォルト鍵情報から生成されるデータ列でディスクランブルをかけられる第２の鍵とを用いて生成されたものであることを特徴とする請求項１或いは請求項３記載の通信システム。
【請求項６】
デフォルト鍵は複数種類存在し、前記複数種類の中のどの鍵を使用するかを、第２の鍵で指定する構成とした請求項４或いは請求項５記載の通信システム。
【請求項７】
デフォルト鍵は、その一部に子通信機からの送信パケット中に含まれる、子通信機を識別するための機器識別符号情報を含んでいることを特徴とした請求項１〜６のいずれか１項記載の通信システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の通信システムの機能の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【請求項１】
親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号を付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、
識別符号の登録手続きが実行されると、前記子通信機は、前記親通信機に対して暗号機能を有する識別子を前記システム識別符号及び前記機器識別符号の付与を要求する識別符号付与要求信号中に乗せて送信し、
前記親通信機は、前記子通信機からの識別符号付与要求信号中に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、前記識別子が暗号機能有りを示している場合は、前記システム識別符号及び前記機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの応答パケットに構成し、前記応答パケット中に暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして前記子通信機に前記応答パケットを送信し、
前記子通信機は、前記応答パケット中に含まれる暗号機能を有する識別子がセットされていれば、前記応答パケットは秘密鍵情報を含んだパケットであることを認識すると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記応答パケットの秘密鍵情報部分をディスクランブルする構成とした通信システム。
【請求項２】
親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と、前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号とを付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、前記親通信機は、
識別符号の登録手続きが実行されると、前記子通信機からの識別符号付与要求信号中の制御情報に含まれる暗号機能の有無を示す識別子を検出し、
前記識別子が暗号機能有りを示している場合は、前記システム識別符号及び前記機器識別符号及び暗号化のための秘密鍵情報を一つの応答パケットに構成し、前記応答パケット中に暗号機能を有することを示す識別子をセットすると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記暗号化のための秘密鍵情報をスクランブルして前記子通信機に前記応答パケットを送信する通信システム。
【請求項３】
親通信機と子通信機とで構成され、前記親通信機と前記子通信機をそれぞれ所定の登録手続きを行うことにより、前記親通信機から前記子通信機に対して同一のシステムであることを示すシステム識別符号と前記子通信機の個体識別を示す機器識別符号を付与する識別符号登録機能を有する通信システムにおいて、前記子通信機は、
識別符号の登録手続きが実行されると、前記親通信機に対して暗号機能を有する識別子を前記システム識別符号及び前記機器識別符号の付与を要求する識別符号付与要求信号中に乗せて送信し、
前記送信信号に対する前記親通信機からの応答パケットを受信し、前記応答パケット中に含まれる暗号機能を有する識別子がセットされていれば、前記応答パケットは秘密鍵情報を含んだパケットであることを認識すると共に、あらかじめ決めておいたデフォルト鍵情報から生成されるデータ列を用いて前記応答パケットの秘密鍵情報部分をディスクランブルする通信システム。
【請求項４】
デフォルト鍵情報から生成されるデータ列は、デフォルトの鍵と、送信パケットの中の前記デフォルト鍵情報から生成されるデータ列でスクランブルをかけられた第２の鍵とを用いて生成されたものであることを特徴とする請求項１或いは請求項２記載の通信システム。
【請求項５】
デフォルト鍵情報から生成されるデータ列は、デフォルトの鍵と、応答パケットの中の前記デフォルト鍵情報から生成されるデータ列でディスクランブルをかけられる第２の鍵とを用いて生成されたものであることを特徴とする請求項１或いは請求項３記載の通信システム。
【請求項６】
デフォルト鍵は複数種類存在し、前記複数種類の中のどの鍵を使用するかを、第２の鍵で指定する構成とした請求項４或いは請求項５記載の通信システム。
【請求項７】
デフォルト鍵は、その一部に子通信機からの送信パケット中に含まれる、子通信機を識別するための機器識別符号情報を含んでいることを特徴とした請求項１〜６のいずれか１項記載の通信システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の通信システムの機能の少なくとも一部をコンピュータに実現させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−１９７０５９（Ｐ２００６−１９７０５９Ａ）
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４７８８（Ｐ２００５−４７８８）
【出願日】平成１７年１月１２日（２００５．１．１２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月１２日（２００５．１．１２）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]