通信システム
【課題】 盗聴を防止して複数の端末装置間で同じ秘密鍵を共有可能な通信システムを提供する。
【解決手段】 アクセスポイント１０は、端末装置３０と無線通信を行ない秘密鍵αを生成し、その生成した秘密鍵αを端末装置３０と共有する。また、アクセスポイント１０は、端末装置４０と無線通信を行ない秘密鍵βを生成し、その生成した秘密鍵βを端末装置４０と共有する。アクセスポイント１０は、秘密鍵α，βの排他的論理和を演算して秘密鍵γを生成し、秘密鍵γをそれぞれ秘密鍵α，βによって暗号化して暗号化データＥ（α，γ），Ｅ（β，γ）を生成する。そして、アクセスポイント１０は、暗号化データＥ（α，γ），Ｅ（β，γ）をそれぞれ端末装置３０，４０へ送信し、端末装置３０，４０は、暗号化データＥ（α，γ），Ｅ（β，γ）をそれぞれ秘密鍵α，βによって復号して秘密鍵γを取得する。
【解決手段】 アクセスポイント１０は、端末装置３０と無線通信を行ない秘密鍵αを生成し、その生成した秘密鍵αを端末装置３０と共有する。また、アクセスポイント１０は、端末装置４０と無線通信を行ない秘密鍵βを生成し、その生成した秘密鍵βを端末装置４０と共有する。アクセスポイント１０は、秘密鍵α，βの排他的論理和を演算して秘密鍵γを生成し、秘密鍵γをそれぞれ秘密鍵α，βによって暗号化して暗号化データＥ（α，γ），Ｅ（β，γ）を生成する。そして、アクセスポイント１０は、暗号化データＥ（α，γ），Ｅ（β，γ）をそれぞれ端末装置３０，４０へ送信し、端末装置３０，４０は、暗号化データＥ（α，γ），Ｅ（β，γ）をそれぞれ秘密鍵α，βによって復号して秘密鍵γを取得する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信システムに関し、特に、２つの端末装置で同じ秘密鍵を共有可能な通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報化社会の発展に伴い情報通信が益々重要になるとともに、情報の盗聴または不正利用がより深刻な問題となっている。このような情報の盗聴を防止するために従来から情報を暗号化して送信することが行なわれている。
【０００３】
情報を暗号化して端末間で通信を行なう方式として公開鍵暗号方式と秘密鍵暗号方式とがある。公開鍵暗号方式は、安全性が高いが、大容量のデータの暗号化には向かない。
【０００４】
一方、秘密鍵暗号方式は、処理が比較的簡単であり、大容量のデータの高速暗号化も可能であるが、秘密鍵を通信の相手方に送信する必要がある。また、秘密鍵暗号方式は、同一の秘密鍵を使用し続けると、暗号解読の攻撃を受けやすく、安全性が損なわれる可能性がある。
【０００５】
そこで、秘密鍵を相手方に送信せずに秘密鍵を共有する方法として、２つの端末装置間の伝送路の特性を測定し、その測定した特性に基づいて各端末で秘密鍵を生成する方法が提案されている（非特許文献１）。
【０００６】
この方法は、２つの端末間で電波を送受信したときの遅延プロファイルを各端末装置で測定し、その測定した遅延プロファイルをアナログ信号からデジタル信号に変換して各端末装置で秘密鍵を生成する方法である。即ち、伝送路を伝搬する電波は可逆性を示すために、一方の端末装置から他方の端末装置へデータを送信したときの遅延プロファイルは、他方の端末装置から一方の端末装置へ同じデータを送信したときの遅延プロファイルと同じになる。従って、一方の端末装置で測定した遅延プロファイルに基づいて生成された秘密鍵は、他方の端末装置で測定した遅延プロファイルに基づいて作成された秘密鍵と同じになる。
【０００７】
このように、伝送路特性を用いて秘密鍵を生成する方法は、電波を２つの端末装置間で相互に送受信するだけで同じ秘密鍵を共有することができる。
【非特許文献１】堀池 元樹、笹岡 秀一，「陸上移動通信路の不規則変動に基づく秘密鍵共有方式」，信学技報，社団法人 電子情報通信学会，２００２年１０月，TECHNICAL REPORT OF IEICE RCS2002-173，ｐ．７−１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
２つの端末装置間で通信を行なう場合、２つの端末装置は、無線通信により通信を行なうよりも有線通信により通信を行なった方が通信速度を速くできる。そして、２つの無線装置は、データを暗号化した暗号化データを有線通信により送受信する場合、大容量のデータを高速で通信可能な秘密鍵暗号方式を採用する。そうすると、２つの端末装置は、無線通信機能を持っている場合、相互に無線通信を行ない、非特許文献１に開示された方法で秘密鍵を生成して共有することが可能である。
【０００９】
しかし、２つの端末装置間で無線通信を直接行なって秘密鍵を生成する場合、２つの端末装置のいずれか一方の端末装置の近くに盗聴装置が存在した場合、２つの端末装置間で共有している秘密鍵が盗聴される虞れがある。
【００１０】
また、従来の有線通信による通信システムにおいて秘密鍵暗号方式を適用する場合には、有線通信により相互に通信を行なう２つの端末装置にサーバからの秘密鍵の事前配布、または有線通信を用いて各端末装置への秘密鍵の配送が必要であった。
【００１１】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、盗聴を防止して複数の端末装置間で同じ秘密鍵を共有可能な通信システムを提供することである。
【００１２】
また、この発明の別の目的は、データを暗号化して高速で通信可能な通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明によれば、通信システムは、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の端末装置と、中継局とを備える。中継局は、ｎ個の端末装置の各々と無線通信を行なって各端末装置との間で１つの秘密鍵を生成すると共に、ｎ個の秘密鍵をそれぞれｎ個の端末装置と個別に共有する。そして、ｎ個の端末装置は、ｎ個の秘密鍵に基づいて生成された通信用秘密鍵を共有する。
【００１４】
好ましくは、中継局は、ｎ個の秘密鍵に基づいて通信用秘密鍵を生成し、その生成した通信用秘密鍵を各端末装置との間で個別に共有している秘密鍵によって暗号化して各端末装置へ送信する。また、ｎ個の端末装置の各々は、秘密鍵によって暗号化された通信用秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して通信用秘密鍵を保持する。
【００１５】
好ましくは、中継局は、送信先の端末装置以外のｎ−１個の端末装置との間で共有するｎ−１個の秘密鍵を送信先の端末装置との間で個別に共有する秘密鍵によって暗号化して送信先の端末装置へ送信する。また、ｎ個の端末装置の各々は、秘密鍵によって暗号化されたｎ−１個の秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号してｎ−１個の秘密鍵を取得し、その取得したｎ−１個の秘密鍵と自己が保持する秘密鍵とに基づいて通信用秘密鍵を生成して保持する。
【００１６】
好ましくは、中継局は、ｎ個の端末装置との間で無線通信を行なってｎ個の秘密鍵を生成し、ｎ個の端末装置との間でｎ個の秘密鍵を共有するｍ（ｍは２以上の自然数）個の中継局からなる。そして、ｍ個の中継局の各々は、他のｍ−１個の中継局が生成した秘密鍵を有線通信によってｍ−１個の中継局から受信してｎ個の秘密鍵を取得するとともに、ｎ個の秘密鍵に基づいて通信用秘密鍵を生成し、その生成した通信用秘密鍵を送信先の端末装置との間で共有している秘密鍵によって暗号化して送信先の端末装置へ送信する。また、ｎ個の端末装置の各々は、秘密鍵によって暗号化された通信用秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して通信用秘密鍵を保持する。
【００１７】
好ましくは、中継局は、ｎ個の端末装置との間で無線通信を行なってｎ個の秘密鍵を生成し、ｎ個の端末装置との間でｎ個の秘密鍵を共有するｍ（ｍは２以上の自然数）個の中継局からなる。そして、ｍ個の中継局の各々は、他のｍ−１個の中継局が生成した秘密鍵を有線通信によってｍ−１個の中継局から受信してｎ個の秘密鍵を取得するとともに、送信先の端末装置以外のｎ−１個の端末装置との間で生成されたｎ−１個の秘密鍵を送信先の端末装置との間で共有する秘密鍵によって暗号化して送信先の端末装置へ送信する。また、ｎ個の端末装置の各々は、秘密鍵によって暗号化されたｎ−１個の秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号してｎ−１個の秘密鍵を取得し、その取得したｎ−１個の秘密鍵と自己が保持する秘密鍵とに基づいて通信用秘密鍵を生成して保持する。
【００１８】
好ましくは、ｎ個の端末装置は、第１および第２の端末装置を含む。第１の端末装置は、中継局との間の無線通信により第１の秘密鍵を生成し、その生成した第１の秘密鍵を中継局と共有する。また、第２の端末装置は、中継局との間の無線通信により第２の秘密鍵を生成し、その生成した第２の秘密鍵を中継局と共有する。そして、第１および第２の端末装置は、第１および第２の秘密鍵に基づいて生成された第３の秘密鍵を通信用秘密鍵として共有する。
【００１９】
好ましくは、中継局は、第１および第２の秘密鍵に基づいて第３の秘密鍵を生成するとともに、その生成した第３の秘密鍵を第１の秘密鍵によって暗号化して第１の端末装置へ送信し、その生成した第３の秘密鍵を第２の秘密鍵によって暗号化して第２の端末装置へ送信する。第１の端末装置は、中継局から受信した第１の秘密鍵によって暗号化された第３の秘密鍵を第１の秘密鍵によって復号して第３の秘密鍵を保持する。第２の端末装置は、中継局から受信した第２の秘密鍵によって暗号化された第３の秘密鍵を第２の秘密鍵によって復号して第３の秘密鍵を保持する。
【００２０】
好ましくは、中継局は、第２の秘密鍵を第１の秘密鍵によって暗号化して第１の端末装置へ送信し、第１の秘密鍵を第２の秘密鍵によって暗号化して第２の端末装置へ送信する。第１の端末装置は、中継局から受信した第１の秘密鍵によって暗号化された第２の秘密鍵を第１の秘密鍵によって復号して第２の秘密鍵を取得し、その取得した第２の秘密鍵と第１の秘密鍵とに基づいて第３の秘密鍵を生成する。第２の端末装置は、中継局から受信した第２の秘密鍵によって暗号化された第１の秘密鍵を第２の秘密鍵によって復号して第１の秘密鍵を取得し、その取得した第１の秘密鍵と第２の秘密鍵とに基づいて第３の秘密鍵を生成する。
【００２１】
好ましくは、通信システムは、アレーアンテナをさらに備える。アレーアンテナは、指向性を切換可能である。第１の端末装置は、アレーアンテナの指向性が第１の複数の指向性に切換えられたときに中継局から受信した第１の複数の電波強度に基づいて第１の秘密鍵を生成する。第２の端末装置は、アレーアンテナの指向性が第２の複数の指向性に切換えられたときに中継局から受信した第２の複数の電波強度に基づいて第２の秘密鍵を生成する。中継局は、アレーアンテナの指向性が第１の複数の指向性に切換えられたときに第１の端末装置から受信した第１の複数の電波強度に基づいて第１の秘密鍵を生成し、アレーアンテナの指向性が第２の複数の指向性に切換えられたときに第２の端末装置から受信した第２の複数の電波強度に基づいて第２の秘密鍵を生成する。
【００２２】
好ましくは、第１および第２の端末装置は、第３の秘密鍵を用いて相互に有線通信を行なう。
【発明の効果】
【００２３】
この発明による通信システムにおいては、中継局は、複数の端末装置との間で無線通信を行なって複数の秘密鍵を生成する。そして、複数の端末装置は、複数の秘密鍵に基づいて生成された新たな通信用秘密鍵を共有する。
【００２４】
したがって、この発明によれば、複数の端末装置は、複数の秘密鍵に基づいて生成された新たな通信用秘密鍵を共有するので、複数の端末装置は、盗聴を防止して通信用秘密鍵を共有可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２６】
図１は、この発明の実施の形態による通信システムの概略ブロック図である。この発明の実施の形態による通信システム１００は、有線ＬＡＮ１〜４と、アクセスポイント１０と、端末装置３０，４０とを備える。
【００２７】
アクセスポイント１０は、有線ＬＡＮ１によって別のアクセスポイント（図示せず）、ｗｅｂサーバおよびメールサーバ等に接続され、有線ＬＡＮ２，３によってそれぞれ端末装置３０，４０と接続されている。また、端末装置３０は、有線ＬＡＮ４によって端末装置４０と接続されている。
【００２８】
アクセスポイント１０は、アレーアンテナ２０を搭載し、端末装置３０，４０は、それぞれ、アンテナ３１，４１を搭載している。アレーアンテナ２０は、アンテナ素子２１〜２７を備える。アンテナ素子２１は、給電素子であり、アンテナ素子２２〜２７は、無給電素子である。
【００２９】
そして、アンテナ素子２２〜２７は、アンテナ素子２１の周りに相互に等間隔に、かつ、略円形に配置される。無給電素子であるアンテナ素子２２〜２７には、可変容量素子であるバラクタダイオードが装荷され、その装荷されたバラクタダイオードに印加する直流電圧を制御することにより、アレーアンテナ２０は、適応ビーム形成が可能である。
【００３０】
即ち、アレーアンテナ２０は、アクセスポイント１０に含まれるバラクタダイオード（図示せず）に印加する直流電圧を変えることによって指向性が変えられる。従って、アレーアンテナ２０は、電気的に指向性を切換え可能なアンテナである。
【００３１】
アンテナ３１，４１は、全方位性のアンテナである。
【００３２】
アクセスポイント１０は、アレーアンテナ２０を介して端末装置３０または端末装置４０と無線通信を行ない、有線ＬＡＮ２，３を介してそれぞれ端末装置３０，４０と有線通信を行なう。
【００３３】
端末装置３０は、アンテナ３１を介してアクセスポイント１０または端末装置４０と無線通信を行ない、有線ＬＡＮ２，４を介してそれぞれアクセスポイント１０および端末装置４０と有線通信を行なう。
【００３４】
端末装置４０は、アンテナ４１を介してアクセスポイント１０または端末装置３０と無線通信を行ない、有線ＬＡＮ３，４を介してそれぞれアクセスポイント１０および端末装置３０と有線通信を行なう。
【００３５】
この発明においては、端末装置３０，４０間で同じ秘密鍵を共有する場合、アクセスポイント１０および端末装置３０は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数個に変えて時分割復信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）等により同一の周波数の電波を送受信する。そして、アクセスポイント１０および端末装置３０は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数個に変えたときの複数の電波の強度を示す受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を後述する方法によって生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ１に基づいて後述する方法によって秘密鍵αを生成する。
【００３６】
また、アクセスポイント１０および端末装置４０は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数個に変えて時分割復信等により同一の周波数の電波を送受信する。そして、アクセスポイント１０および端末装置４０は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数個に変えたときの複数の電波の強度を示す受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を後述する方法によって生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ２に基づいて後述する方法によって秘密鍵βを生成する。
【００３７】
その結果、アクセスポイント１０は、２つの秘密鍵α，βを保持し、端末装置３０，４０は、それぞれ、秘密鍵α，βを保持する。
【００３８】
そして、アクセスポイント１０は、秘密鍵α，βに基づいて、後述する方法によって通信用秘密鍵γを生成する。引き続いて、アクセスポイント１０は、通信用秘密鍵γを秘密鍵αによって暗号化して暗号化データＥ（α，γ）を生成し、その生成した暗号化データＥ（α，γ）を無線通信または有線通信によって端末装置３０へ送信する。また、アクセスポイント１０は、通信用秘密鍵γを秘密鍵βによって暗号化して暗号化データＥ（β，γ）を生成し、その生成した暗号化データＥ（β，γ）を無線通信または有線通信によって端末装置４０へ送信する。
【００３９】
なお、表記Ｅ（Ｘ，Ｙ）は、Ｘによって復号可能なようにＹを暗号化したことを表す。
【００４０】
端末装置３０は、アクセスポイント１０から暗号化データＥ（α，γ）を受信し、その受信した暗号化データＥ（α，γ）を秘密鍵αによって復号して通信用秘密鍵γを取得する。また、端末装置４０は、アクセスポイント１０から暗号化データＥ（β，γ）を受信し、その受信した暗号化データＥ（β，γ）を秘密鍵βによって復号して通信用秘密鍵γを取得する。これによって、端末装置３０，４０は、同じ通信用秘密鍵γを共有する。
【００４１】
通信用秘密鍵γが端末装置３０，４０間で共有されると、端末装置３０，４０は、通信用秘密鍵γによってデータを暗号化し、その暗号化したデータを有線ＬＡＮ４を介して相互に送受信する。
【００４２】
また、端末装置３０，４０は、アクセスポイント１０を介してｗｅｂサーバおよびメールサーバ等へアクセスし、ｗｅｂサーバおよびメールサーバ等から各種の情報を取得する。この場合、端末装置３０は、ｗｅｂサーバ等へのアクセス要求を秘密鍵αによって暗号化し、その暗号化したアクセス要求を無線通信または有線通信によってアクセスポイント１０へ送信する。端末装置４０は、ｗｅｂサーバ等へのアクセス要求を秘密鍵βによって暗号化し、その暗号化したアクセス要求を無線通信または有線通信によってアクセスポイント１０へ送信する。
【００４３】
アクセスポイント１０は、端末装置３０からのアクセス要求を秘密鍵αによって復号してアクセス要求を取得し、ｗｅｂサーバおよびメールサーバ等へ端末装置３０からのアクセス要求を有線ＬＡＮ１を介して送信する。また、アクセスポイント１０は、端末装置４０からのアクセス要求を秘密鍵βによって復号してアクセス要求を取得し、ｗｅｂサーバおよびメールサーバ等へ端末装置４０からのアクセス要求を有線ＬＡＮ１を介して送信する。
【００４４】
アクセスポイント１０は、ｗｅｂサーバ等からの情報を有線ＬＡＮ１を介して受信し、その受信した情報を秘密鍵αによって暗号化して無線通信または有線通信によって端末装置３０へ送信し、ｗｅｂサーバ等から受信した情報を秘密鍵βによって暗号化して無線通信または有線通信によって端末装置４０へ送信する。
【００４５】
端末装置３０は、アクセスポイント１０から受信した情報を秘密鍵αによって復号してｗｅｂサーバ等からの情報を取得し、端末装置４０は、アクセスポイント１０から受信した情報を秘密鍵βによって復号してｗｅｂサーバ等からの情報を取得する。
【００４６】
このように、端末装置３０，４０は、通信用秘密鍵γを用いて相互に暗号通信を行なうとともに、それぞれ、秘密鍵α，βを用いてアクセスポイント１０経由でｗｅｂサーバ等へアクセスし、各種の情報を取得する。
【００４７】
図２は、図１に示すアクセスポイント１０の内部構成を示す概略ブロック図である。アクセスポイント１０は、アンテナ部１０１と、ビームパターン設定部１０２と、送受信部１０３と、プロファイル生成部１０４と、鍵作成部１０５と、制御部１０６と、鍵記憶部１０７と、復号部１０８と、暗号部１０９と、信号発生部１１０とを含む。
【００４８】
アンテナ部１０１は、図１に示すアレーアンテナ２０からなり、ビームパターン設定部１０２からの制御に従ってビームパターンを所定のビームパターンに設定し、送受信部１０３からの信号を端末装置３０または端末装置４０へ送信し、端末装置３０または端末装置４０からの電波を受信する。
【００４９】
より具体的には、アクセスポイント１０と端末装置３０，４０との間でそれぞれ秘密鍵α，βを生成するとき、アンテナ部１０１は、ビームパターン設定部１０２からの制御に従ってビームパターンを複数個に順次切換え、送受信部１０３からの信号を端末装置３０または端末装置４０へ送信し、端末装置３０または端末装置４０からの電波を受信する。
【００５０】
また、アンテナ部１０１は、ビームパターン設定部１０２からの制御に従ってビームパターンを設定して暗号化データＥ（α，γ）およびＥ（β，γ）をそれぞれ端末装置３０または端末装置４０へ送信し、端末装置３０または端末装置４０からの電波を受信する。
【００５１】
そして、アンテナ部１０１は、ビームパターンを複数個に切換えながら端末装置３０または端末装置４０から受信した電波をプロファイル生成部１０４へ出力し、一定のビームパターンに設定して端末装置３０または端末装置４０から受信した電波を送受信部１０３へ出力する。
【００５２】
ビームパターン設定部１０２は、制御部１０６からの制御信号ＣＴＬ１に従ってアンテナ部１０１のビームパターンを複数個に順次切換え、制御部１０６からの制御信号ＣＴＬ２に従ってアンテナ部１０１のビームパターンを一定のビームパターンに設定する。
【００５３】
送受信部１０３は、有線ＬＡＮ１〜３に接続されている。そして、送受信部１０３は、信号の送信時、変調、周波数変換、多元接続及び送信信号の増幅等の送信系の処理を行なう。また、送受信部１０３は、信号の受信時、受信信号の増幅、多元接続、周波数変換及び復調等の受信系の処理を行なう。
【００５４】
送受信部１０３は、無線通信を行なうための制御信号ＲＣ１を制御部１０６から受けると、送信用の信号をアンテナ部１０１へ出力し、有線通信を行なうための制御信号ＷＣ１を制御部１０６から受けると、送信用の信号を有線ＬＡＮ２，３を介して端末装置３０，４０へ送信する。また、送受信部１０３は、ｗｅｂサーバ等へアクセスするための制御信号ＡＣＣ１を受けると、送信用の信号を有線ＬＡＮ１を介してｗｅｂサーバ等へ送信する。更に、送受信部１０３は、受信処理を施した受信信号を復号部１０８へ出力する。
【００５５】
プロファイル生成部１０４は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数のビームパターンに変えたときの複数の電波をアンテナ部１０１から順次受け、その受けた複数の電波に基づいて、後述する方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ１またはＲＳＳＩ２を生成して鍵作成部１０５へ出力する。
【００５６】
鍵作成部１０５は、プロファイル生成部１０４からの受信信号プロファイルＲＳＳＩ１およびＲＳＳＩ２に基づいて後述する方法によってそれぞれ秘密鍵αおよびβを作成し、その作成した秘密鍵αおよびβの排他的論理和（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）を演算して通信用秘密鍵γを生成する。そして、鍵作成部１０５は、生成した秘密鍵α，β，γを制御部１０６へ出力する。
【００５７】
制御部１０６は、秘密鍵αまたはβを生成するとき、制御信号ＣＴＬ１を生成してビームパターン設定部１０２へ出力し、それ以外のとき、制御信号ＣＴＬ２を生成してビームパターン設定部１０２へ出力する。また、制御部１０６は、秘密鍵αまたはβを生成するとき、所定の信号を発生するように信号発生部１１０を制御する。更に、制御部１０６は、端末装置３０，４０と無線通信を行なうとき制御信号ＲＣ１を生成して送受信部１０３へ出力し、端末装置３０，４０と有線通信を行なうとき制御信号ＷＣ１を生成して送受信部１０３へ出力し、ｗｅｂサーバ等へアクセスするとき制御信号ＡＣＣ１を生成して送受信部１０３へ出力する。
【００５８】
更に、制御部１０６は、鍵作成部１０５からの秘密鍵α，β，γを鍵記憶部１０７に格納するとともに、秘密鍵αおよびβを復号部１０８へ出力し、秘密鍵αおよびγまたは秘密鍵βおよびγを暗号部１０９へ出力する。
【００５９】
鍵記憶部１０７は、制御部１０６からの秘密鍵α，β，γを記憶する。復号部１０８は、制御部１０６からの秘密鍵αまたはβによって、送受信部１０３から受けた暗号化データを復号し、その復号した復号結果を外部へ出力するとともに制御部１０６へ出力する。
【００６０】
暗号部１０９は、外部から送信データを受け、制御部１０６から秘密鍵αおよびγまたは秘密鍵βおよびγを受ける。そして、暗号部１０９は、通信用秘密鍵γを秘密鍵αまたはβで暗号化して暗号化データＥ（α，γ）または暗号化データＥ（β，γ）を生成し、その生成した暗号化データＥ（α，γ）または暗号化データＥ（β，γ）を送受信部１０３へ出力する。また、暗号部１０９は、送信データを通信用秘密鍵γによって暗号化し、その暗号化したデータを送受信部１０３へ出力する。
【００６１】
信号発生部１１０は、秘密鍵αまたはβを生成するときに端末装置３０または４０へ送信するための所定の信号を発生し、その発生した所定の信号を送受信部１０３へ出力する。
【００６２】
図３は、図２に示すビームパターン設定部１０２の概略ブロック図である。ビームパターン設定部１０２は、バラクタダイオード１０２１〜１０２６と、制御電圧発生回路１０２７とを含む。バラクタダイオード１０２１〜１０２６は、それぞれ、図１に示すアンテナ素子２２〜２７に装荷される。
【００６３】
制御電圧発生回路１０２７は、制御部１０６からの制御信号ＣＴＬ１に応じて、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍ（ｍは、１以上の自然数）を順次発生し、その発生した制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍをバラクタダイオード１０２１〜１０２６へ順次出力する。
【００６４】
また、制御電圧発生回路１０２７は、制御部１０６からの制御信号ＣＴＬ２に応じて、制御電圧セットＣＬＶｆａｖを生成してバラクダイオード１０２１〜１０２６へ出力する。
【００６５】
制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍ，ＣＬＶｆａｖの各々は、６個のバラクタダイオード１０２１〜１０２６に対応して６個の電圧値Ｖ１〜Ｖ６からなる。６個の電圧値Ｖ１〜Ｖ６の各々は、８ビットによって表される。そして、バラクタダイオード１０２１〜１０２６は、制御電圧セットＣＬＶ１を受けると、その受けた制御電圧セットＣＬＶ１に応じて無給電素子２２〜２７に装荷される容量を所定の容量に設定し、アレーアンテナ２０のビームパターンを１つのビームパターンに設定する。従って、バラクタダイオード１０２１〜１０２６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍに応じて無給電素子であるアンテナ素子２２〜２７に装荷される容量を順次変え、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数のビームパターンに順次変える。また、バラクタダイオード１０２１〜１０２６は、制御電圧セットＣＬＶｆａｖに応じて無給電素子であるアンテナ素子２２〜２７に装荷される容量を所定の容量に設定し、アレーアンテナ２０のビームパターンを所定のビームパターンに設定する。
【００６６】
図４は、図１に示す端末装置３０の内部構成を示す概略ブロック図である。端末装置３０は、アンテナ部１２１と、送受信部１２２と、プロファイル生成部１２３と、鍵作成部１２４と、制御部１２５と、鍵記憶部１２６と、復号部１２７と、暗号部１２８と、信号発生部１２９と、媒体駆動部１３０とを含む。
【００６７】
アンテナ部１２１は、図１に示すアンテナ３１からなり、送受信部１２２からの信号をアクセスポイント１０または端末装置４０へ無線通信により送信し、アクセスポイント１０または端末装置４０からの電波を受信する。そして、アンテナ部１２１は、秘密鍵αを生成するときアクセスポイント１０から受信した電波をプロファイル生成部１２３へ出力し、それ以外の電波を送受信部１２２へ出力する。
【００６８】
送受信部１２２は、有線ＬＡＮ２〜４に接続されており、アクセスポイント１０の送受信部１０３と同じように、上述した送信系の処理または受信系の処理を行なう。そして、送受信部１２２は、制御部１２５から制御信号ＲＣ２を受けると、送信用の信号をアンテナ部１２１へ出力し、制御部１２５から制御信号ＷＣ２を受けると、送信用の信号を有線ＬＡＮ４を介して送信し、制御部１２５から信号ＡＣＣ２を受けると、送信用の信号を有線ＬＡＮ２を介してアクセスポイント１０へ送信する。
【００６９】
プロファイル生成部１２３は、アレーアンテナ２０のビームパターンが複数のビームパターンに変えられたときの複数の電波をアンテナ部１２１から順次受け、その受けた複数の電波に基づいて、後述する方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成して鍵作成部１２４へ出力する。
【００７０】
鍵作成部１２４は、プロファイル生成部１２３からの受信信号プロファイルＲＳＳＩ１に基づいて後述する方法によって秘密鍵αを作成し、その作成した秘密鍵αを制御部１２５へ出力する。
【００７１】
制御部１２５は、秘密鍵αを生成する場合等、アクセスポイント１０または端末装置４０と無線通信を行なうとき、制御信号ＲＣ２を生成して送受信部１２２へ出力し、端末装置４０と有線通信を行なうとき、制御信号ＷＣ２を生成して送受信部１２２へ出力し、アクセスポイント１０と有線通信を行なうとき、制御信号ＡＣＣ２を生成して送受信部１２２へ出力する。また、制御部１２５は、秘密鍵αを生成するとき、所定の信号を発生するように信号発生部１２９を制御する。さらに、制御部１２５は、鍵作成部１２４からの秘密鍵αおよび復号部１２７からの通信用秘密鍵γを鍵記憶部１２６に格納するとともに、秘密鍵α，γを復号部１２７へ出力し、通信用秘密鍵γを暗号部１２８へ出力する。さらに、制御部１２５は、暗号化データを暗号部１２８から受け、その受けた暗号化データを媒体駆動部１３０へ出力する。さらに、制御部１２５は、暗号化データを媒体駆動部１３０から受け、その受けた暗号化データを復号部１２７に与える。
【００７２】
鍵記憶部１２６は、制御部１２５からの秘密鍵α，γを記憶する。復号部１２７は、制御部１２５からの秘密鍵αによって、送受信部１２２から受けた暗号化データを復号し、その復号した復号結果を外部へ出力するとともに制御部１２５へ出力する。また、復号部１２７は、制御部１２５からの暗号化データを通信用秘密鍵γによって復号し、その復号したデータを制御部１２５へ出力する。
【００７３】
暗号部１２８は、外部から送信データを受け、制御部１２５から通信用秘密鍵γを受ける。そして、暗号部１２８は、送信データを通信用秘密鍵γによって暗号化し、その暗号化したデータを送受信部１２２または制御部１２５へ出力する。
【００７４】
信号発生部１２９は、秘密鍵αを生成するときにアクセスポイント１０へ送信するための所定の信号を生成し、その生成した所定の信号を送受信部１２２へ出力する。
【００７５】
媒体駆動部１３０は、カードまたはＩＣタグが装着される。そして、媒体駆動部１３０は、制御部１２５から受けた暗号化データをカードまたはＩＣタグに書き込む。また、媒体駆動部１３０は、カードまたはＩＣタグから暗号化データを読み出し、その読み出した暗号化データを制御装置１２５へ出力する。
【００７６】
なお、端末装置４０は、図４に示す端末装置３０の構成と同じ構成からなる。この場合、端末装置４０においては、送受信部１２２は、有線ＬＡＮ３，４に接続されている。そして、プロファイル生成部１２３は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成し、鍵作成部１２４は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２に基づいて秘密鍵βを作成する。
【００７７】
アクセスポイント１０および端末装置３０，４０において秘密鍵α，βを生成する方法について説明する。
【００７８】
図５は、図１に示すアレーアンテナ２０の平面図である。無給電素子であるアンテナ素子２２〜２７は、給電素子であるアンテナ素子２１を中心として６０度ごとに配置される。そして、アンテナ素子２１からアンテナ素子２２への方向を０度の方向とする。
【００７９】
図３に示す制御電圧発生回路１０２７は、表１を保持している。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１において、♯１〜♯６は、それぞれ、アンテナ素子２２〜２７を示す。また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、それぞれ、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２（図３に示す制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍにおいてｍ＝１２の場合に相当）を選択した場合のそれぞれアンテナ素子２２〜２７に装荷されたバラクタダイオード１０２１〜１０２６のリアクタンス値のセットを表す。
【００８２】
各制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２を構成する電圧値Ｖ１〜Ｖ６の各々は、「最小」または「最大」からなる。そして、電圧値Ｖ１〜Ｖ６のパターンを変えることによってアレーアンテナ２０の指向性を０度から３０度ごとに変える。
【００８３】
即ち、リアクタンス値のセットとして表１のＮｏ．１が選択されるとき、アンテナ素子２２（＃１），２３（＃２），２７（＃６）にそれぞれ装荷されるバラクタダイオード１０２１，１０２２，１０２６には、「最大」の電圧値が供給されてリアクタンス値は最小となり、かつ、アンテナ素子２４（＃３），２５（＃４），２６（＃５）にそれぞれ装荷されるバラクタダイオード１０２３〜１０２５には、「最小」の電圧値が供給されてリアクタンス値が最大となる。これにより、バラクタダイオード１０２１〜１０２６の容量が所定の容量に設定され、アレーアンテナ２０の指向性が０度の方向に設定される。
【００８４】
リアクタンス値のセットとして表１のＮｏ．２〜Ｎｏ．１２が選択されたときも同じようにしてバラクタダイオード１０２１〜１０２６の容量が所定の容量に設定され、アレーアンテナ２０の指向性がそれぞれ３０度、６０度、・・・、３３０度の方向に設定される。
【００８５】
制御電圧発生回路１０２７は、制御部１０６から制御信号ＣＴＬ１を受けると、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２をバラクタダイオード１０２１〜１０２６へ順次出力する。バラクタダイオード１０２１〜１０２６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２に応じて、容量が順次変化する。これにより、アレーアンテナ２０は、そのビームパターンがビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２へ順次変化する（図５参照）。ビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２は、それぞれ、０度、３０度、・・・、３３０度の方向に指向性を有する。
【００８６】
したがって、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２は、アレーアンテナ２０の指向性を１２個の指向性に変えるための制御電圧セットである。
【００８７】
アレーアンテナ２０は、表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．１２に従ってビームパターンをビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２に順次変えながら、端末装置３０から電波ＷＶ１１〜ＷＶ１１２を順次受信し、その受信した電波ＷＶ１１〜ＷＶ１１２をプロファイル生成部１０４へ出力する。
【００８８】
プロファイル生成部１０４は、アンテナ部１０１から受けた電波ＷＶ１１〜ＷＶ１１２の電波強度Ｉ１１〜Ｉ１１２を順次検出して受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成する。そして、プロファイル生成部１０４は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を鍵作成部１０５へ出力する。
【００８９】
上述した動作と同じ動作によって、アレーアンテナ２０は、端末装置４０から電波ＷＶ２１〜ＷＶ２１２を順次受信し、その受信した電波ＷＶ２１〜ＷＶ２１２をプロファイル生成部１０４へ出力する。
【００９０】
プロファイル生成部１０４は、アンテナ部１０１から受けた電波ＷＶ２１〜ＷＶ２１２の電波強度Ｉ２１〜Ｉ２１２を順次検出して受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成する。そして、プロファイル生成部１０４は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を鍵作成部１０５へ出力する。
【００９１】
図６は、受信信号プロファイルを生成するための電波強度を抽出する方法を説明するための図である。プロファイル生成部１０４は、１２個の電波強度Ｉ１１〜Ｉ１１２を検出すると、１２個の電波強度Ｉ１１〜Ｉ１１２を大きい順に配列し、その配列した１２個の電波強度Ｉ１１〜Ｉ１１２から、最大強度である電波強度Ｉ１１、最小強度である電波強度Ｉ１１２、電波強度Ｉ１２、電波強度Ｉ１１１、電波強度Ｉ１３、電波強度Ｉ１１０、電波強度Ｉ１４、電波強度Ｉ１９、電波強度Ｉ１５および電波強度Ｉ１８を順次抽出する。この場合、プロファイル生成部１０４は、２個の電波強度Ｉ１６，Ｉ１７を破棄する。
【００９２】
図７は、受信信号プロファイルの概念図である。プロファイル生成部１０４は、１０個の電波強度Ｉ１１、電波強度Ｉ１１２、電波強度Ｉ１２、電波強度Ｉ１１１、電波強度Ｉ１３、電波強度Ｉ１１０、電波強度Ｉ１４、電波強度Ｉ１９、電波強度Ｉ１５および電波強度Ｉ１８を抽出すると、その抽出した１０個の電波強度Ｉ１１、電波強度Ｉ１１２、電波強度Ｉ１２、電波強度Ｉ１１１、電波強度Ｉ１３、電波強度Ｉ１１０、電波強度Ｉ１４、電波強度Ｉ１９、電波強度Ｉ１５および電波強度Ｉ１８を順次配列した受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成して鍵作成部１０５へ出力する。
【００９３】
鍵作成部１０５は、プロファイル生成部１０４から受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩを構成する１０個の電波強度Ｉ１１、電波強度Ｉ１１２、電波強度Ｉ１２、電波強度Ｉ１１１、電波強度Ｉ１３、電波強度Ｉ１１０、電波強度Ｉ１４、電波強度Ｉ１９、電波強度Ｉ１５および電波強度Ｉ１８の平均値ＡＶＲを演算し、その演算した平均値ＡＶＲを基準値として１０個の電波強度Ｉ１１、電波強度Ｉ１１２、電波強度Ｉ１２、電波強度Ｉ１１１、電波強度Ｉ１３、電波強度Ｉ１１０、電波強度Ｉ１４、電波強度Ｉ１９、電波強度Ｉ１５および電波強度Ｉ１８を多値化して秘密鍵αまたはβを生成する。より具体的には、プロファイル生成部１０４は、電波強度Ｉ１１〜Ｉ１５，Ｉ１８〜Ｉ１１２が平均値ＡＶＲよりも大きいとき、「１」を設定し、電波強度Ｉ１１〜Ｉ１５，Ｉ１８〜Ｉ１１２が平均値ＡＶＲよりも小さいとき、「０」を設定し、ビット列［１，０，１，１，１，０，１，１，０，１］からなる秘密鍵αまたはβを生成する。
【００９４】
通信システム１００において、２つの端末装置３０，４０間で同じ秘密鍵を共有する動作について説明する。図８は、２つの端末装置３０，４０間で同じ通信用秘密鍵γを共有する動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、アクセスポイント１０と端末装置３０および４０との間で無線通信が行なわれ、秘密鍵αおよびβが生成される（ステップＳ１０）。
【００９５】
そして、ステップＳ１０の後、端末装置３０，４０は、ステップＳ１０において生成された秘密鍵α，βに基づいて、同じ通信用秘密鍵γを共有する（ステップＳ３０）。その後、一連の動作は、終了する。
【００９６】
図９は、図８に示すステップＳ１０の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、アクセスポイント１０の制御部１０６は、ｋ＝１を設定する（ステップＳ１１）。そして、制御部１０６は、制御信号ＣＴＬ１を生成してビームパターン設定部１０２へ出力する。ビームパターン設定部１０２は、制御部１０６からの制御信号ＣＴＬ１に応じて、表１に示すＮｏ．１からなるリアクタンス値のセットによりアレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性Ｄｋに設定する（ステップＳ１２）。
【００９７】
その後、端末装置３０の制御部１２５は、所定のデータを発生するように信号発生部１２９を制御するとともに、制御信号ＲＣ２を生成して送受信部１２２へ出力する。信号発生部１２９は、制御部１２５からの制御に従って、所定のデータを発生して送受信部１２２へ出力する。送受信部１２２は、信号発生部１２９からの所定のデータに変調等の処理を施し、制御部１２５からの制御信号ＲＣ２に応じて、変調等の処理を施した所定のデータをアンテナ部１２１（＝アンテナ３１）へ出力する。そして、アンテナ３１は、送受信部１２２からの所定のデータを構成する電波をアクセスポイント１０へ送信する（ステップＳ１３）。
【００９８】
アクセスポイント１０において、１つの指向性Ｄｋに設定されたアレーアンテナ２０は、端末装置３０からの電波ＷＶ１ｋを受信し、その受信した電波ＷＶ１ｋをプロファイル生成部１０４へ出力する。そして、プロファイル生成部１０４は、電波ＷＶ１ｋの電波強度Ｉ１ｋを検出する（ステップＳ１４）。
【００９９】
その後、アクセスポイント１０において、制御部１２５は、所定のデータを発生するように信号発生部１１０を制御するとともに、制御信号ＲＣ１を生成して送受信部１０３へ出力する。信号発生部１１０は、制御部１２５からの制御に従って、所定のデータを発生して送受信部１０３へ出力する。送受信部１０３は、信号発生部１１０からの所定のデータに変調等の処理を施し、制御部１２５からの制御信号ＲＣ１に応じて、変調等を施した所定のデータをアレーアンテナ２０を介して端末装置３０へ送信する（ステップＳ１５）。
【０１００】
端末装置３０のアンテナ３１は、アクセスポイント１０からの電波ＷＶ２ｋを受信し、その受信した電波ＷＶ２ｋをプロファイル生成部１２３へ出力する。そして、プロファイル生成部１２３は、電波ＷＶ２ｋの電波強度Ｉ２ｋを検出する（ステップＳ１６）。
【０１０１】
その後、アクセスポイント１０の制御部１０６は、ｋ＝ｍであるか否かを判定し（ステップＳ１７）、ｋ＝ｍでないとき、ｋ＝ｋ＋１に設定する（ステップＳ１８）。そして、ステップＳ１７において、ｋ＝ｍになるまで、上述したステップＳ１２〜ステップＳ１８が繰り返し実行される。即ち、アレーアンテナ２０の指向性がｍ個の指向性に変えられて、アクセスポイント１０のアレーアンテナ２０と端末装置３０のアンテナ３１との間で所定のデータを構成する電波が送受信され、電波強度Ｉ１１〜Ｉ１ｍ，Ｉ２１〜Ｉ２ｍが検出されるまで、ステップＳ１２〜ステップＳ１８が繰り返し実行される。
【０１０２】
そして、ステップＳ１７において、ｋ＝ｍであると判定されると、アクセスポイント１０において、プロファイル生成部１０４は、検出した電波強度Ｉ１１〜Ｉ１ｋに基づいて、上述した方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ１（図７参照）を生成し、その生成した受信信号プリファイルＲＳＳＩ１を鍵作成部１０５へ出力する。
【０１０３】
鍵作成部１０５は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を構成する複数の電波強度の平均値を演算し、その演算した平均値を基準値として受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を構成する複数の電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ１を生成する（ステップＳ１９）。
【０１０４】
また、端末装置３０において、プロファイル生成部１２３は、検出した電波強度Ｉ２１〜Ｉ２ｋに基づいて、上述した方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ２（図７参照）を生成し、その生成した受信信号プリファイルＲＳＳＩ２を鍵作成部１２４へ出力する。
【０１０５】
鍵作成部１２４は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度の平均値を演算し、その演算した平均値を基準値として受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ２を生成する（ステップＳ２０）。
【０１０６】
上述したステップＳ１３，Ｓ１４に示す動作は、アクセスポイント１０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成するための電波を端末装置３０のアンテナ３１からアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０へ送信し、かつ、アクセスポイント１０において電波強度Ｉ１ｋを検出する動作であり、ステップＳ１５，Ｓ１６に示す動作は、端末装置３０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成するための電波をアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０から端末装置３０のアンテナ３１へ送信し、かつ、端末装置３０において電波強度Ｉ２ｋを検出する動作である。そして、所定のデータを構成する電波の端末装置３０のアンテナ３１からアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０への送信及び所定のデータを構成する電波のアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０から端末装置３０のアンテナ３１への送信は、アレーアンテナ２０のビームパターンを１つのビームパターンに設定して交互に行なわれる。つまり、所定のデータを構成する電波は、端末装置３０のアンテナ３１とアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０との間で時分割通信により送受信される。
【０１０７】
従って、アレーアンテナ２０のビームパターンを１つのビームパターンに設定して端末装置３０のアンテナ３１からアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０へ所定のデータを構成する電波を送信し、アクセスポイント１０において電波強度Ｉ１ｋを検出した直後に、同じ所定のデータを構成する電波をアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０から端末装置３０のアンテナ３１へ送信し、端末装置３０において電波強度Ｉ２ｋを検出することができる。その結果、アクセスポイント１０と端末装置３０との間において同じ伝送路特性を確保して所定のデータを構成する電波をアクセスポイント１０と端末装置３０との間で送受信でき、電波の可逆性により電波強度Ｉ１１〜Ｉ１ｋをそれぞれ電波強度Ｉ２１〜Ｉ２ｋに一致させることができる。そして、アクセスポイント１０において作成される秘密鍵Ｋｓ１を端末装置３０において作成される秘密鍵Ｋｓ２に容易に一致させることができる。
【０１０８】
したがって、アクセスポイント１０および端末装置３０は、それぞれ、ステップＳ１９およびステップＳ２０において同じ秘密鍵α＝Ｋｓ１＝Ｋｓ２を生成し、その生成した秘密鍵αを共有する。
【０１０９】
そして、アクセスポイント１０の鍵作成部１０５は、作成した秘密鍵αを制御部１０６へ出力し、制御部１０６は、秘密鍵αを鍵記憶部１０７に格納する。また、端末装置３０の鍵作成部１２４は、作成した秘密鍵αを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、秘密鍵αを鍵記憶部１２６に格納する。これにより、一連の動作が終了する。
【０１１０】
アクセスポイント１０は、図９に示すフローチャートに従って端末装置３０との間でアレーアンテナ２０のビームパターン（＝指向性）を複数のビームパターン（＝複数の指向性）に切換えて無線通信を行ない、複数の電波強度を検出して秘密鍵αを生成し、端末装置３０との間で秘密鍵αを共有した後、図９に示すフローチャートに従って端末装置４０との間でアレーアンテナ２０のビームパターン（＝指向性）を複数のビームパターン（＝複数の指向性）に切換えて無線通信を行ない、複数の電波強度を検出して秘密鍵βを生成し、端末装置４０との間で秘密鍵βを共有する。
【０１１１】
この場合、端末装置４０の鍵作成部１２４は、作成した秘密鍵βを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、秘密鍵βを鍵記憶部１２６に格納する。また、アクセスポイント１０と端末装置３０との間の電波の伝送路は、アクセスポイント１０と端末装置４０との間の電波の伝送路と異なるので、秘密鍵αは、秘密鍵βと異なる。
【０１１２】
図１０は、図８に示すステップＳ３０の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。アクセスポイント１０と端末装置３０との間で秘密鍵αを共有し、かつ、アクセスポイント１０と端末装置４０との間で秘密鍵βを共有した後、アクセスポイント１０の制御部１０６は、秘密鍵α，βを鍵記憶部１０７から読出して鍵作成部１０５へ出力する。そして、鍵作成部１０５は、制御部１０６から受けた秘密鍵αと秘密鍵βとの排他的論理和を演算して通信用秘密鍵γを生成し（ステップＳ３１）、その生成した通信用秘密鍵γを制御部１０６へ出力する。
【０１１３】
そして、制御部１０６は、秘密鍵α，β，γを暗号部１０９へ出力するとともに、制御信号ＣＴＬ２を生成してビームパターン設定部１０２へ出力し、制御信号ＲＣ１を生成して送受信部１０３へ出力する。暗号部１０９は、通信用秘密鍵γを秘密鍵αによって暗号化して暗号化データＥ（α，γ）を生成し（ステップＳ３２）、通信用秘密鍵γを秘密鍵βによって暗号化して暗号化データＥ（β，γ）を生成する（ステップＳ３３）。そして、暗号部１０９は、暗号化データＥ（α，γ）および暗号化データＥ（β，γ）を送受信部１０３へ出力する。
【０１１４】
そして、送受信部１０３は、暗号部１０９から暗号化データＥ（α，γ）および暗号化データＥ（β，γ）を受け、その受けた暗号化データＥ（α，γ）および暗号化データＥ（β，γ）に変調等の処理を施し、制御部１０６からの制御信号ＲＣ１に応じて、暗号化データＥ（α，γ）をアレーアンテナ２０を介して端末装置３０へ送信し（ステップＳ３４）、暗号化データＥ（β，γ）をアレーアンテナ２０を介して端末装置４０へ送信する（ステップＳ３５）。
【０１１５】
端末装置３０のアンテナ３１（アンテナ部１２１）は、アクセスポイント１０からの暗号化データＥ（α，γ）を受信し（ステップＳ３６）、その受信した暗号化データＥ（α，γ）を送受信部１２２へ出力する。そして、送受信部１２２は、暗号化データＥ（α，γ）に復調等の処理を施し、復号部１２７へ出力する。
【０１１６】
その後、端末装置３０の制御部１２５は、鍵記憶部１２６から秘密鍵αを読出し、その読出した秘密鍵αを復号部１２７へ出力する。復号部１２７は、送受信部１２２から暗号化データＥ（α，γ）を受け、制御部１２５から秘密鍵αを受ける。そして、復号部１２７は、暗号化データＥ（α，γ）を秘密鍵αによって復号し、通信用秘密鍵γを取得する（ステップＳ３７）。
【０１１７】
引続いて、復号部１２７は、取得した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、復号部１２７からの通信用秘密鍵γを鍵記憶部１２６に格納する。
【０１１８】
一方、端末装置４０において、アンテナ４１（アンテナ部１２１）は、アクセスポイント１０からの暗号化データＥ（β，γ）を受信し（ステップＳ３８）、その受信した暗号化データＥ（β，γ）を送受信部１２２へ出力する。そして、送受信部１２２は、暗号化データＥ（β，γ）に復調等の処理を施し、復号部１２７へ出力する。
【０１１９】
その後、端末装置４０の制御部１２５は、鍵記憶部１２６から秘密鍵βを読出し、その読出した秘密鍵βを復号部１２７へ出力する。復号部１２７は、送受信部１２２から暗号化データＥ（β，γ）を受け、制御部１２５から秘密鍵βを受ける。そして、復号部１２７は、暗号化データＥ（β，γ）を秘密鍵βによって復号し、通信用秘密鍵γを取得する（ステップＳ３９）。
【０１２０】
引続いて、復号部１２７は、取得した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、復号部１２７からの通信用秘密鍵γを鍵記憶部１２６に格納する。
【０１２１】
これによって、端末装置３０，４０は、同じ通信用秘密鍵γを共有する。そして、一連の動作は終了する。
【０１２２】
上述したようにアクセスポイント１０は、それぞれ、端末装置３０，４０との無線通信によって秘密鍵α，βを生成し、その生成した２つの秘密鍵α，βの排他的論理和を演算することによって通信用秘密鍵γを生成する。そして、アクセスポイント１０は、通信用秘密鍵γを秘密鍵αによって暗号化して端末装置３０へ送信し、通信用秘密鍵γを秘密鍵βによって暗号化して端末装置４０へ送信する。
【０１２３】
すなわち、アクセスポイント１０は、新たに生成した通信用秘密鍵γを端末装置３０との伝送経路特性に基づいて生成された秘密鍵αによって暗号化して端末装置３０へ送信し、新たに生成した通信用秘密鍵γを端末装置４０との間の伝送経路特性に基づいて生成された秘密鍵βによって暗号化して端末装置４０へ送信する。
【０１２４】
したがって、端末装置３０，４０間で共有される通信用秘密鍵γは、暗号化されて端末装置３０，４０へ送信されるので、盗聴を防止して通信用秘密鍵γを２つの端末装置３０，４０間で共有できる。
【０１２５】
端末装置３０，４０は、同じ通信用秘密鍵γを共有した後、通信用秘密鍵γを用いて情報を暗号化し、その暗号化した情報を有線通信により相手方へ送信するとともに、相手方から受信した暗号化された情報を通信用秘密鍵γを用いて復号し、相手方の情報を取得する。
【０１２６】
即ち、端末装置３０は、情報ｉｎｆ１を通信用秘密鍵γによって暗号して暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ１）を生成し、その生成した暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ１）を有線ＬＡＮ４を介して端末装置４０へ送信するとともに、端末装置４０から暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ２）を受信する。この場合、端末装置３０は、暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ１），Ｅ（γ，ｉｎｆ２）を無線通信の１Ｇｂｐｓよりも高速の１０Ｇｂｐｓで送受信する。そして、端末装置３０は、暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ２）を通信用秘密鍵γによって復号し、端末装置４０からの情報ｉｎｆ２を取得し、端末装置４０は、暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ１）を通信用秘密鍵γによって復号して端末装置３０からの情報ｉｎｆ１を取得する。
【０１２７】
したがって、端末装置３０，４０は、情報を暗号化して高速で相互に通信できる。
【０１２８】
また、端末装置３０，４０の各々は、通信用秘密鍵γを用いた暗号化通信によって相手方から取得した情報を媒体駆動部１３０に装着されたカードまたはＩＣタグに書き込む。この場合、制御部１２５は、復号部１２７によって復号された情報を取得し、鍵記憶部１２６から通信用秘密鍵γを読出し、情報および通信用秘密鍵γを暗号部１２８に与える。そして、暗号部１２８は、情報を通信用秘密鍵γによって暗号化し、その暗号化した暗号化情報を制御部１２５へ出力する。
【０１２９】
制御部１２５は、暗号部１２８から受けた暗号化情報を媒体駆動部１３０を介してカードまたはＩＣタグに書き込む。ＩＣタグは、商品に貼付されるので、制御部１２５は、通信用秘密鍵γによって暗号化された、ＩＣタグが貼付される商品に関する商品情報をＩＣタグに書き込む。したがって、ＩＣタグは、「商品表示用タグ」を構成する。
【０１３０】
これによって、カードまたはＩＣタグに書き込まれた情報の機密性を保持できる。
【０１３１】
さらに、各端末装置３０，４０は、無線通信または有線通信によってアクセスポイント１０へアクセスし、アクセスポイント１０を介してｗｅｂサーバおよびメールサーバ等から各種の情報を取得する。
【０１３２】
上述したように、この発明による通信システム１００においては、端末装置３０，４０は、アクセスポイント１０との無線通信によってそれぞれ秘密鍵α，βを生成し、秘密鍵α，βに基づいて新たに生成された通信用秘密鍵γを共有するとともに、その通信用秘密鍵γを用いた有線通信によって相互に暗号化通信を行なう。
【０１３３】
したがって、端末装置３０，４０は、盗聴を防止して通信用秘密鍵γを共有できるとともに、通信用秘密鍵γを用いて相互に高速通信を行なうことができる。
【０１３４】
この発明においては、端末装置３０は、図１１に示す端末装置３０Ａであってもよい。図１１は、図１に示す端末装置３０の他の内部構成を示す概略ブロック図である。端末装置３０Ａは、端末装置３０の鍵作成部１２４および復号部１２７をそれぞれ鍵作成部１２４Ａおよび復号部１２７Ａに代えたものであり、その他は、端末装置３０と同じである。
【０１３５】
復号部１２７Ａは、アンテナ部１２１がアクセスポイント１０から受信した暗号化データＥ（α，β）を秘密鍵αによって復号して秘密鍵βを取得し、その取得した秘密鍵βを鍵作成部１２４Ａへ出力する。復号部１２７Ａは、その他、復号部１２７と同じ機能を果たす。
【０１３６】
鍵作成部１２４Ａは、プロファイル生成部１２３からの受信信号プロファイルＲＳＳＩ１に基づいて秘密鍵αを作成する。そして、鍵作成部１２４Ａは、自己が作成した秘密鍵αと、復号部１２７Ａから受けた秘密鍵βとの排他的論理和を演算することによって通信用秘密鍵γを作成し、その作成した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力する。
【０１３７】
端末装置４０も、図１１に示す端末装置３０Ａと同じ構成からなる。この場合、端末装置４０の復号部１２７Ａは、アンテナ部１２１がアクセスポイント１０から受信した暗号化データＥ（β，α）を秘密鍵βによって復号して秘密鍵αを取得し、その取得した秘密鍵αを鍵作成部１２４Ａへ出力する。そして、鍵作成部１２４Ａは、自己が作成した秘密鍵βと、復号部１２７Ａから受けた秘密鍵αとの排他的論理和を演算することによって通信用秘密鍵γを作成し、その作成した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力する。
【０１３８】
図１２は、図８に示すステップＳ３０の詳細な動作を説明するための他のフローチャートである。図１２に示すフローチャートに従ってステップＳ３０が実行される場合、図１に示す２つの端末装置３０，４０は、図１１に示す端末装置３０Ａからなる。
【０１３９】
アクセスポイント１０と端末装置３０との間で秘密鍵αを共有し、かつ、アクセスポイント１０と端末装置４０との間で秘密鍵βを共有した後、アクセスポイント１０の制御部１０６は、秘密鍵α，βを鍵記憶部１０７から読出して暗号部１０９へ出力するとともに、制御信号ＣＴＬ２を生成してビームパターン設定部１０２へ出力し、制御信号ＲＣ１を生成して送受信部１０３へ出力する。
【０１４０】
暗号部１０９は、秘密鍵βを秘密鍵αによって暗号化し、暗号化データＥ（α，β）を生成する（ステップＳ５１）。また、暗号部１０９は、秘密鍵αを秘密鍵βによって暗号化し、暗号化データＥ（β，α）を生成する（ステップＳ５２）。そして、暗号部１０９は、暗号化データＥ（α，β）および暗号化データＥ（β，α）を送受信部１０３へ出力する。
【０１４１】
ビームパターン設定部１０２は、制御部１０９からの制御信号ＣＴＬ２に応じて、上述した方法によって、アレーアンテナ２０（アンテナ部１０１）のビームパターンをオムニパターンに設定する。
【０１４２】
送受信部１０１は、暗号部１０９からの暗号化データＥ（α，β）および暗号化データＥ（β，α）に変調等の処理を施し、制御部１０６からの制御信号ＲＣ１に応じて、暗号化データＥ（α，β）をオムニパターンに設定されたアレーアンテナ２０を介して端末装置３０へ送信し（ステップＳ５３）、暗号化データＥ（β，α）をオムニパターンに設定されたアレーアンテナ２０を介して端末装置４０へ送信する（ステップＳ５４）。
【０１４３】
その後、端末装置３０のアンテナ３１（アンテナ部１２１）は、アクセスポイント１０からの暗号化データＥ（α，β）を受信し（ステップＳ５５）、その受信した暗号化データＥ（α，β）を送受信部１２２へ出力する。そして、送受信部１２２は、暗号化データＥ（α，β）に復調等の処理を施し、復号部１２７Ａへ出力する。
【０１４４】
その後、端末装置３０の制御部１２５は、鍵記憶部１２６から秘密鍵αを読出し、その読出した秘密鍵αを復号部１２７Ａへ出力する。復号部１２７Ａは、送受信部１２２から暗号化データＥ（α，β）を受け、制御部１２５から秘密鍵αを受ける。そして、復号部１２７Ａは、暗号化データＥ（α，β）を秘密鍵αによって復号して秘密鍵βを取得し（ステップＳ５６）、その取得した秘密鍵βを鍵作成部１２４Ａへ出力する。
【０１４５】
端末装置３０の鍵作成部１２４Ａは、復号部１２７Ａから秘密鍵βを受けると、自己が作成した秘密鍵αと、復号部１２７Ａから受けた秘密鍵βとの排他的論理和を演算し、通信用秘密鍵γを生成する（ステップＳ５７）。そして、鍵作成部１２４Ａは、作成した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、通信用秘密鍵γを鍵記憶部１２６に格納する。
【０１４６】
一方、端末装置４０において、アンテナ４１（アンテナ部１２１）は、アクセスポイント１０からの暗号化データＥ（β，α）を受信し（ステップＳ５８）、その受信した暗号化データＥ（β，α）を送受信部１２２へ出力する。そして、送受信部１２２は、暗号化データＥ（β，α）に復調等の処理を施し、復号部１２７Ａへ出力する。
【０１４７】
その後、端末装置４０の制御部１２５は、鍵記憶部１２６から秘密鍵βを読出し、その読出した秘密鍵βを復号部１２７Ａへ出力する。復号部１２７Ａは、送受信部１２２から暗号化データＥ（β，α）を受け、制御部１２５から秘密鍵βを受ける。そして、復号部１２７Ａは、暗号化データＥ（β，α）を秘密鍵βによって復号して秘密鍵αを取得し（ステップＳ５９）、その取得した秘密鍵αを鍵作成部１２４Ａへ出力する。
【０１４８】
端末装置４０の鍵作成部１２４Ａは、復号部１２７Ａから秘密鍵αを受けると、自己が作成した秘密鍵βと、復号部１２７Ａから受けた秘密鍵αとの排他的論理和を演算し、通信用秘密鍵γを生成する（ステップＳ６０）。そして、鍵作成部１２４Ａは、作成した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、通信用秘密鍵γを鍵記憶部１２６に格納する。
【０１４９】
これによって、端末装置３０，４０は、同じ通信用秘密鍵γを共有する。そして、一連の動作は終了する。
【０１５０】
図１２に示すフローチャートにおいては、アクセスポイント１０と端末装置３０，４０との無線通信によってそれぞれ秘密鍵α，βが生成される。そして、アクセスポイント１０は、アクセスポイント１０と端末装置３０との間の無線通信によって生成された秘密鍵αによって秘密鍵βを暗号化して暗号化データＥ（α，β）を端末装置３０へ送信し、アクセスポイント１０と端末装置４０との間の無線通信によって生成された秘密鍵βによって秘密鍵αを暗号化して暗号化データＥ（β，α）を端末装置４０へ送信する。その後、端末装置３０，４０は、それぞれ、暗号化データＥ（α，β）および暗号化データＥ（β，α）を復号して相手側の秘密鍵βまたはαを取得し、その取得した相手側の秘密鍵βまたはαと、自己が作成した秘密鍵αまたはβとの排他的論理和を演算して通信用秘密鍵γを生成する。
【０１５１】
このように、図１２に示すフローチャートにおいては、端末装置３０，４０間で共有する通信用秘密鍵γは、各端末装置３０，４０において作成されるので、暗号化データＥ（α，β）および／または暗号化データＥ（β，α）が盗聴されても、盗聴者は、通信用秘密鍵γを作成することは極めて困難である。
【０１５２】
通信用秘密鍵γが端末装置３０，４０間で共有されると、上述したように、端末装置３０，４０は、通信用秘密鍵γを用いて有線通信によって高速通信を相互に行なう。その他は、上述したとおりである。
【０１５３】
上記においては、端末装置３０，４０間で共有すべき通信用秘密鍵γを秘密鍵α，βの排他的論理和を演算することによって生成すると説明したが、この発明においては、これに限らず、秘密鍵α，βの論理和等を演算することによって通信用秘密鍵γを生成してもよく、一般的には、秘密鍵α，βに対して論理演算を施して通信用秘密鍵γを生成する方法であればどのような方法であってもよい。
【０１５４】
また、上記においては、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度の平均値を基準値として複数の電波強度を多値化し、秘密鍵α，βを作成すると説明したが、この発明においては、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度の中間値を基準値として複数の電波強度を多値化し、秘密鍵α，βを作成してもよい。
【０１５５】
更に、上記においては、２つの端末装置３０，４０間で通信用秘密鍵γを共有する場合について説明したが、この発明は、これに限らず、３つ以上の端末装置間で同じ秘密鍵を共有する場合にも適用される。
【０１５６】
例えば、３台の端末装置を端末装置Ａ，Ｂ，Ｃとし、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃが無線通信によってアクセスポイント１０へアクセス可能とする。この場合、端末装置Ａは、アクセスポイント１０との無線通信によって上述した方法に従って秘密鍵α１を生成し、秘密鍵α１をアクセスポイント１０と共有する。
【０１５７】
端末装置Ｂ，Ｃも、同様にしてアクセスポイント１０との間でそれぞれ秘密鍵α２，α３を共有する。
【０１５８】
端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で共有される通信用秘密鍵γが図１０に示すフローチャートに従って生成される場合、アクセスポイント１０は、秘密鍵α１と秘密鍵α２との排他的論理和を演算して秘密鍵α１２を生成し、その生成した秘密鍵α１２と秘密鍵α３との排他的論理和を更に演算して通信用秘密鍵γ１を生成する。
【０１５９】
また、アクセスポイント１０は、秘密鍵α２と秘密鍵α３との排他的論理和を演算して秘密鍵α２３を生成し、その生成した秘密鍵α２３と秘密鍵α１との排他的論理和を更に演算して通信用秘密鍵γ２を生成してもよい。
【０１６０】
即ち、アクセスポイント１０は、３つの秘密鍵α１，α２，α３のうちの２つの秘密鍵の排他的論理和を演算し、その演算結果と残りの秘密鍵（秘密鍵α１，α２，α３のいずれか）との排他的論理和を演算して通信用秘密鍵γを生成する。
【０１６１】
そして、アクセスポイント１０は、通信用秘密鍵γをそれぞれ秘密鍵α１，α２，α３によって暗号化してそれぞれ端末装置Ａ，Ｂ，Ｃへ送信する。
【０１６２】
これによって、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃは、同じ通信用秘密鍵γを共有し、その共有した通信用秘密鍵γを用いて有線通信によって相互に高速通信できる。
【０１６３】
この場合、３つの秘密鍵α１，α２，α３は、相互に異なるので、最初の排他的論理和を演算するための２つの秘密鍵の選択方法によって３つの異なる通信用秘密鍵γが生成される。したがって、アクセスポイント１０は、定期的に、異なる通信用秘密鍵γを生成して端末装置Ａ，Ｂ，Ｃへ送信するようにしてもよい。
【０１６４】
これによって、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で共有される通信用秘密鍵γを定期的に変えることができ、盗聴を更に防止して３つの端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で同じ秘密鍵を共有できる。
【０１６５】
端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で共有される通信用秘密鍵γが図１２に示すフローチャートに従って生成される場合、アクセスポイント１０は、秘密鍵α２，α３を秘密鍵α１によって暗号化して暗号化データＥ（α１，（α２，α３））を生成し、秘密鍵α３，α１を秘密鍵α２によって暗号化して暗号化データＥ（α２，（α３，α１））を生成し、秘密鍵α１，α２を秘密鍵α３によって暗号化して暗号化データＥ（α３，（α１，α２））を生成する。そして、アクセスポイント１０は、暗号化データＥ（α１，（α２，α３））を端末装置Ａへ送信し、暗号化データＥ（α２，（α３，α１））を端末装置Ｂへ送信し、暗号化データＥ（α３，（α１，α２））を端末装置Ｃへ送信する。
【０１６６】
端末装置Ａは、アクセスポイント１０から暗号化データＥ（α１，（α２，α３））を受信し、その受信した暗号化データＥ（α１，（α２，α３））を秘密鍵α１によって復号し、秘密鍵α２，α３を取得する。端末装置Ｂは、アクセスポイント１０から暗号化データＥ（α２，（α３，α１））を受信し、その受信した暗号化データＥ（α２，（α３，α１））を秘密鍵α２によって復号し、秘密鍵α３，α１を取得する。端末装置Ｃは、アクセスポイント１０から暗号化データＥ（α３，（α１，α２））を受信し、その受信した暗号化データＥ（α３，（α１，α２））を秘密鍵α３によって復号し、秘密鍵α１，α２を取得する。
【０１６７】
これによって、３台の端末装置Ａ，Ｂ，Ｃの各々は、秘密鍵α１，α２，α３を取得する。
【０１６８】
そして、３台の端末装置Ａ，Ｂ，Ｃの各々は、３つの秘密鍵α１，α２，α３のうち２つの秘密鍵の排他的論理和を演算し、その演算結果と残りの秘密鍵との排他的論理和を演算して端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で共有すべき通信用秘密鍵γを生成する。この場合、上述したように、３つの秘密鍵α１，α２，α３から選択する２つの秘密鍵によって異なる通信用秘密鍵γが生成されるので、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で通信用秘密鍵γを生成する方法を予め決定しておく。そして、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃは、通信用秘密鍵γを生成する方法を定期的に変更するようにしてもよい。
【０１６９】
通信用秘密鍵γを共有する端末装置の台数が４台以上の場合も、３台の場合と同じ方法によって通信用秘密鍵γが複数の端末装置間で共有される。
【０１７０】
更に、上記においては、１つのアクセスポイント１０にアクセスする端末装置３０，４０間で通信用秘密鍵γを共有する場合について説明したが、この発明は、これに限られず、異なるアクセスポイントにアクセスする複数の端末装置間で通信用秘密鍵γを共有する場合にも適用される。
【０１７１】
例えば、アクセスポイント１０Ａにアクセスする端末装置Ａと、アクセスポイント１０Ｂにアクセスする端末装置Ｂとの間で通信用秘密鍵γを共有する場合を想定する。この場合、端末装置Ａは、アクセスポイント１０Ａとの間で秘密鍵αを生成して共有し、端末装置Ｂは、アクセスポイント１０Ｂとの間で秘密鍵βを生成して共有する。そして、アクセスポイント１０Ａは、有線ＬＡＮ１を介してアクセスポイント１０Ｂから秘密鍵βを受信し、有線ＬＡＮ１を介してアクセスポイント１０Ｂへ秘密鍵αを送信する。これによって、２つのアクセスポイント１０Ａ，１０Ｂは、秘密鍵α，βを共有する。
【０１７２】
そうすると、図１０に示すフローチャートに従って端末装置Ａ，Ｂ間で通信用秘密鍵γを共有する場合、アクセスポイント１０Ａ，１０Ｂの各々は、秘密鍵α，βの排他的論理和を演算して通信用秘密鍵γを生成する。そして、アクセスポイント１０Ａは、通信用秘密鍵γを秘密鍵αによって暗号化して端末装置Ａへ送信し、アクセスポイント１０Ｂは、通信用秘密鍵γを秘密鍵βによって暗号化して端末装置Ｂへ送信する。これによって、端末装置Ａ，Ｂは、同じ通信用秘密鍵γを共有可能である。
【０１７３】
また、図１２に示すフローチャートに従って端末装置Ａ，Ｂ間で通信用秘密鍵γを共有する場合、アクセスポイント１０Ａは、秘密鍵βを秘密鍵αによって暗号化して暗号化データＥ（α，β）を端末装置Ａへ送信し、アクセスポイント１０Ｂは、秘密鍵αを秘密鍵βによって暗号化して暗号化データＥ（β，α）を端末装置Ｂへ送信する。そして、端末装置Ａは、暗号化データＥ（α，β）を秘密鍵αによって復号して秘密鍵βを取得し、端末装置Ｂは、暗号化データＥ（β，α）を秘密鍵βによって復号して秘密鍵αを取得する。その後、端末装置Ａ，Ｂの各々は、秘密鍵α，βの排他的論理和を演算して通信用秘密鍵γを生成する。これによって、端末装置Ａ，Ｂは、同じ通信用秘密鍵γを共有する。
【０１７４】
アクセスポイント１０Ａ，１０Ｂへアクセスする端末装置の総台数が３台以上の場合も、アクセスポイント１０Ａ，１０Ｂは、自己にアクセスする端末装置との間で上述した方法によって秘密鍵を生成し、その生成した秘密鍵を他のアクセスポイント１０Ｂ，１０Ａとの間で送受信し、全ての秘密鍵を共有する。その後、上述した方法によって３台以上の端末装置は、同じ通信用秘密鍵γを共有する。
【０１７５】
３台以上のアクセスポイントにアクセスする複数の端末装置間で同じ通信用秘密鍵γを共有する場合も、３台以上のアクセスポイントが有線ＬＡＮ１を介して相互に秘密鍵を送受信し、各アクセスポイントは、全ての秘密鍵を共有する。その後、複数の端末装置が同じ通信用秘密鍵γを共有する方法は、２台のアクセスポイント１０Ａ，１０Ｂが存在する場合の方法と同じである。
【０１７６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
この発明は、盗聴を防止して複数の端末装置間で同じ秘密鍵を共有可能な通信システムに適用される。また、この発明は、データを暗号化して高速で通信可能な通信システムに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】この発明の実施の形態による通信システムの概略ブロック図である。
【図２】図１に示すアクセスポイントの内部構成を示す概略ブロック図である。
【図３】図２に示すビームパターン設定部の概略ブロック図である。
【図４】図１に示す端末装置の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図５】図１に示すアレーアンテナの平面図である。
【図６】受信信号プロファイルを生成するための電波強度を抽出する方法を説明するための図である。
【図７】受信信号プロファイルの概念図である。
【図８】２つの端末装置間で同じ秘密鍵を共有する動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８に示すステップＳ１０の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図８に示すステップＳ３０の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１に示す端末装置の他の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】図８に示すステップＳ３０の詳細な動作を説明するための他のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１７９】
１〜４ 有線ＬＡＮ、１０ アクセスポイント、２０ アレーアンテナ、３０，３０Ａ，４０ 端末装置、３１，４１ アンテナ、１００ 通信システム、１０１，１２１ アンテナ部、１０２ ビームパターン設定部、１０３，１２２ 送受信部、１０４，１２３ プロファイル生成部、１０５，１２４，１２４Ａ 鍵作成部、１０６，１２５ 制御部、１０７，１２６ 鍵記憶部、１０８，１２７，１２７Ａ 復号部、１０９，１２８ 暗号部、１１０，１２９ 信号発生部、１３０ 媒体駆動部、１０２１〜１０２６ バラクタダイオード、１０２７ 制御電圧発生回路。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通信システムに関し、特に、２つの端末装置で同じ秘密鍵を共有可能な通信システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、情報化社会の発展に伴い情報通信が益々重要になるとともに、情報の盗聴または不正利用がより深刻な問題となっている。このような情報の盗聴を防止するために従来から情報を暗号化して送信することが行なわれている。
【０００３】
情報を暗号化して端末間で通信を行なう方式として公開鍵暗号方式と秘密鍵暗号方式とがある。公開鍵暗号方式は、安全性が高いが、大容量のデータの暗号化には向かない。
【０００４】
一方、秘密鍵暗号方式は、処理が比較的簡単であり、大容量のデータの高速暗号化も可能であるが、秘密鍵を通信の相手方に送信する必要がある。また、秘密鍵暗号方式は、同一の秘密鍵を使用し続けると、暗号解読の攻撃を受けやすく、安全性が損なわれる可能性がある。
【０００５】
そこで、秘密鍵を相手方に送信せずに秘密鍵を共有する方法として、２つの端末装置間の伝送路の特性を測定し、その測定した特性に基づいて各端末で秘密鍵を生成する方法が提案されている（非特許文献１）。
【０００６】
この方法は、２つの端末間で電波を送受信したときの遅延プロファイルを各端末装置で測定し、その測定した遅延プロファイルをアナログ信号からデジタル信号に変換して各端末装置で秘密鍵を生成する方法である。即ち、伝送路を伝搬する電波は可逆性を示すために、一方の端末装置から他方の端末装置へデータを送信したときの遅延プロファイルは、他方の端末装置から一方の端末装置へ同じデータを送信したときの遅延プロファイルと同じになる。従って、一方の端末装置で測定した遅延プロファイルに基づいて生成された秘密鍵は、他方の端末装置で測定した遅延プロファイルに基づいて作成された秘密鍵と同じになる。
【０００７】
このように、伝送路特性を用いて秘密鍵を生成する方法は、電波を２つの端末装置間で相互に送受信するだけで同じ秘密鍵を共有することができる。
【非特許文献１】堀池 元樹、笹岡 秀一，「陸上移動通信路の不規則変動に基づく秘密鍵共有方式」，信学技報，社団法人 電子情報通信学会，２００２年１０月，TECHNICAL REPORT OF IEICE RCS2002-173，ｐ．７−１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
２つの端末装置間で通信を行なう場合、２つの端末装置は、無線通信により通信を行なうよりも有線通信により通信を行なった方が通信速度を速くできる。そして、２つの無線装置は、データを暗号化した暗号化データを有線通信により送受信する場合、大容量のデータを高速で通信可能な秘密鍵暗号方式を採用する。そうすると、２つの端末装置は、無線通信機能を持っている場合、相互に無線通信を行ない、非特許文献１に開示された方法で秘密鍵を生成して共有することが可能である。
【０００９】
しかし、２つの端末装置間で無線通信を直接行なって秘密鍵を生成する場合、２つの端末装置のいずれか一方の端末装置の近くに盗聴装置が存在した場合、２つの端末装置間で共有している秘密鍵が盗聴される虞れがある。
【００１０】
また、従来の有線通信による通信システムにおいて秘密鍵暗号方式を適用する場合には、有線通信により相互に通信を行なう２つの端末装置にサーバからの秘密鍵の事前配布、または有線通信を用いて各端末装置への秘密鍵の配送が必要であった。
【００１１】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、盗聴を防止して複数の端末装置間で同じ秘密鍵を共有可能な通信システムを提供することである。
【００１２】
また、この発明の別の目的は、データを暗号化して高速で通信可能な通信システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明によれば、通信システムは、ｎ（ｎは２以上の自然数）個の端末装置と、中継局とを備える。中継局は、ｎ個の端末装置の各々と無線通信を行なって各端末装置との間で１つの秘密鍵を生成すると共に、ｎ個の秘密鍵をそれぞれｎ個の端末装置と個別に共有する。そして、ｎ個の端末装置は、ｎ個の秘密鍵に基づいて生成された通信用秘密鍵を共有する。
【００１４】
好ましくは、中継局は、ｎ個の秘密鍵に基づいて通信用秘密鍵を生成し、その生成した通信用秘密鍵を各端末装置との間で個別に共有している秘密鍵によって暗号化して各端末装置へ送信する。また、ｎ個の端末装置の各々は、秘密鍵によって暗号化された通信用秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して通信用秘密鍵を保持する。
【００１５】
好ましくは、中継局は、送信先の端末装置以外のｎ−１個の端末装置との間で共有するｎ−１個の秘密鍵を送信先の端末装置との間で個別に共有する秘密鍵によって暗号化して送信先の端末装置へ送信する。また、ｎ個の端末装置の各々は、秘密鍵によって暗号化されたｎ−１個の秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号してｎ−１個の秘密鍵を取得し、その取得したｎ−１個の秘密鍵と自己が保持する秘密鍵とに基づいて通信用秘密鍵を生成して保持する。
【００１６】
好ましくは、中継局は、ｎ個の端末装置との間で無線通信を行なってｎ個の秘密鍵を生成し、ｎ個の端末装置との間でｎ個の秘密鍵を共有するｍ（ｍは２以上の自然数）個の中継局からなる。そして、ｍ個の中継局の各々は、他のｍ−１個の中継局が生成した秘密鍵を有線通信によってｍ−１個の中継局から受信してｎ個の秘密鍵を取得するとともに、ｎ個の秘密鍵に基づいて通信用秘密鍵を生成し、その生成した通信用秘密鍵を送信先の端末装置との間で共有している秘密鍵によって暗号化して送信先の端末装置へ送信する。また、ｎ個の端末装置の各々は、秘密鍵によって暗号化された通信用秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して通信用秘密鍵を保持する。
【００１７】
好ましくは、中継局は、ｎ個の端末装置との間で無線通信を行なってｎ個の秘密鍵を生成し、ｎ個の端末装置との間でｎ個の秘密鍵を共有するｍ（ｍは２以上の自然数）個の中継局からなる。そして、ｍ個の中継局の各々は、他のｍ−１個の中継局が生成した秘密鍵を有線通信によってｍ−１個の中継局から受信してｎ個の秘密鍵を取得するとともに、送信先の端末装置以外のｎ−１個の端末装置との間で生成されたｎ−１個の秘密鍵を送信先の端末装置との間で共有する秘密鍵によって暗号化して送信先の端末装置へ送信する。また、ｎ個の端末装置の各々は、秘密鍵によって暗号化されたｎ−１個の秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号してｎ−１個の秘密鍵を取得し、その取得したｎ−１個の秘密鍵と自己が保持する秘密鍵とに基づいて通信用秘密鍵を生成して保持する。
【００１８】
好ましくは、ｎ個の端末装置は、第１および第２の端末装置を含む。第１の端末装置は、中継局との間の無線通信により第１の秘密鍵を生成し、その生成した第１の秘密鍵を中継局と共有する。また、第２の端末装置は、中継局との間の無線通信により第２の秘密鍵を生成し、その生成した第２の秘密鍵を中継局と共有する。そして、第１および第２の端末装置は、第１および第２の秘密鍵に基づいて生成された第３の秘密鍵を通信用秘密鍵として共有する。
【００１９】
好ましくは、中継局は、第１および第２の秘密鍵に基づいて第３の秘密鍵を生成するとともに、その生成した第３の秘密鍵を第１の秘密鍵によって暗号化して第１の端末装置へ送信し、その生成した第３の秘密鍵を第２の秘密鍵によって暗号化して第２の端末装置へ送信する。第１の端末装置は、中継局から受信した第１の秘密鍵によって暗号化された第３の秘密鍵を第１の秘密鍵によって復号して第３の秘密鍵を保持する。第２の端末装置は、中継局から受信した第２の秘密鍵によって暗号化された第３の秘密鍵を第２の秘密鍵によって復号して第３の秘密鍵を保持する。
【００２０】
好ましくは、中継局は、第２の秘密鍵を第１の秘密鍵によって暗号化して第１の端末装置へ送信し、第１の秘密鍵を第２の秘密鍵によって暗号化して第２の端末装置へ送信する。第１の端末装置は、中継局から受信した第１の秘密鍵によって暗号化された第２の秘密鍵を第１の秘密鍵によって復号して第２の秘密鍵を取得し、その取得した第２の秘密鍵と第１の秘密鍵とに基づいて第３の秘密鍵を生成する。第２の端末装置は、中継局から受信した第２の秘密鍵によって暗号化された第１の秘密鍵を第２の秘密鍵によって復号して第１の秘密鍵を取得し、その取得した第１の秘密鍵と第２の秘密鍵とに基づいて第３の秘密鍵を生成する。
【００２１】
好ましくは、通信システムは、アレーアンテナをさらに備える。アレーアンテナは、指向性を切換可能である。第１の端末装置は、アレーアンテナの指向性が第１の複数の指向性に切換えられたときに中継局から受信した第１の複数の電波強度に基づいて第１の秘密鍵を生成する。第２の端末装置は、アレーアンテナの指向性が第２の複数の指向性に切換えられたときに中継局から受信した第２の複数の電波強度に基づいて第２の秘密鍵を生成する。中継局は、アレーアンテナの指向性が第１の複数の指向性に切換えられたときに第１の端末装置から受信した第１の複数の電波強度に基づいて第１の秘密鍵を生成し、アレーアンテナの指向性が第２の複数の指向性に切換えられたときに第２の端末装置から受信した第２の複数の電波強度に基づいて第２の秘密鍵を生成する。
【００２２】
好ましくは、第１および第２の端末装置は、第３の秘密鍵を用いて相互に有線通信を行なう。
【発明の効果】
【００２３】
この発明による通信システムにおいては、中継局は、複数の端末装置との間で無線通信を行なって複数の秘密鍵を生成する。そして、複数の端末装置は、複数の秘密鍵に基づいて生成された新たな通信用秘密鍵を共有する。
【００２４】
したがって、この発明によれば、複数の端末装置は、複数の秘密鍵に基づいて生成された新たな通信用秘密鍵を共有するので、複数の端末装置は、盗聴を防止して通信用秘密鍵を共有可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２６】
図１は、この発明の実施の形態による通信システムの概略ブロック図である。この発明の実施の形態による通信システム１００は、有線ＬＡＮ１〜４と、アクセスポイント１０と、端末装置３０，４０とを備える。
【００２７】
アクセスポイント１０は、有線ＬＡＮ１によって別のアクセスポイント（図示せず）、ｗｅｂサーバおよびメールサーバ等に接続され、有線ＬＡＮ２，３によってそれぞれ端末装置３０，４０と接続されている。また、端末装置３０は、有線ＬＡＮ４によって端末装置４０と接続されている。
【００２８】
アクセスポイント１０は、アレーアンテナ２０を搭載し、端末装置３０，４０は、それぞれ、アンテナ３１，４１を搭載している。アレーアンテナ２０は、アンテナ素子２１〜２７を備える。アンテナ素子２１は、給電素子であり、アンテナ素子２２〜２７は、無給電素子である。
【００２９】
そして、アンテナ素子２２〜２７は、アンテナ素子２１の周りに相互に等間隔に、かつ、略円形に配置される。無給電素子であるアンテナ素子２２〜２７には、可変容量素子であるバラクタダイオードが装荷され、その装荷されたバラクタダイオードに印加する直流電圧を制御することにより、アレーアンテナ２０は、適応ビーム形成が可能である。
【００３０】
即ち、アレーアンテナ２０は、アクセスポイント１０に含まれるバラクタダイオード（図示せず）に印加する直流電圧を変えることによって指向性が変えられる。従って、アレーアンテナ２０は、電気的に指向性を切換え可能なアンテナである。
【００３１】
アンテナ３１，４１は、全方位性のアンテナである。
【００３２】
アクセスポイント１０は、アレーアンテナ２０を介して端末装置３０または端末装置４０と無線通信を行ない、有線ＬＡＮ２，３を介してそれぞれ端末装置３０，４０と有線通信を行なう。
【００３３】
端末装置３０は、アンテナ３１を介してアクセスポイント１０または端末装置４０と無線通信を行ない、有線ＬＡＮ２，４を介してそれぞれアクセスポイント１０および端末装置４０と有線通信を行なう。
【００３４】
端末装置４０は、アンテナ４１を介してアクセスポイント１０または端末装置３０と無線通信を行ない、有線ＬＡＮ３，４を介してそれぞれアクセスポイント１０および端末装置３０と有線通信を行なう。
【００３５】
この発明においては、端末装置３０，４０間で同じ秘密鍵を共有する場合、アクセスポイント１０および端末装置３０は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数個に変えて時分割復信（ＴＤＤ：Ｔｉｍｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｄｕｐｌｅｘ）等により同一の周波数の電波を送受信する。そして、アクセスポイント１０および端末装置３０は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数個に変えたときの複数の電波の強度を示す受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を後述する方法によって生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ１に基づいて後述する方法によって秘密鍵αを生成する。
【００３６】
また、アクセスポイント１０および端末装置４０は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数個に変えて時分割復信等により同一の周波数の電波を送受信する。そして、アクセスポイント１０および端末装置４０は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数個に変えたときの複数の電波の強度を示す受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を後述する方法によって生成し、その生成した受信信号プロファイルＲＳＳＩ２に基づいて後述する方法によって秘密鍵βを生成する。
【００３７】
その結果、アクセスポイント１０は、２つの秘密鍵α，βを保持し、端末装置３０，４０は、それぞれ、秘密鍵α，βを保持する。
【００３８】
そして、アクセスポイント１０は、秘密鍵α，βに基づいて、後述する方法によって通信用秘密鍵γを生成する。引き続いて、アクセスポイント１０は、通信用秘密鍵γを秘密鍵αによって暗号化して暗号化データＥ（α，γ）を生成し、その生成した暗号化データＥ（α，γ）を無線通信または有線通信によって端末装置３０へ送信する。また、アクセスポイント１０は、通信用秘密鍵γを秘密鍵βによって暗号化して暗号化データＥ（β，γ）を生成し、その生成した暗号化データＥ（β，γ）を無線通信または有線通信によって端末装置４０へ送信する。
【００３９】
なお、表記Ｅ（Ｘ，Ｙ）は、Ｘによって復号可能なようにＹを暗号化したことを表す。
【００４０】
端末装置３０は、アクセスポイント１０から暗号化データＥ（α，γ）を受信し、その受信した暗号化データＥ（α，γ）を秘密鍵αによって復号して通信用秘密鍵γを取得する。また、端末装置４０は、アクセスポイント１０から暗号化データＥ（β，γ）を受信し、その受信した暗号化データＥ（β，γ）を秘密鍵βによって復号して通信用秘密鍵γを取得する。これによって、端末装置３０，４０は、同じ通信用秘密鍵γを共有する。
【００４１】
通信用秘密鍵γが端末装置３０，４０間で共有されると、端末装置３０，４０は、通信用秘密鍵γによってデータを暗号化し、その暗号化したデータを有線ＬＡＮ４を介して相互に送受信する。
【００４２】
また、端末装置３０，４０は、アクセスポイント１０を介してｗｅｂサーバおよびメールサーバ等へアクセスし、ｗｅｂサーバおよびメールサーバ等から各種の情報を取得する。この場合、端末装置３０は、ｗｅｂサーバ等へのアクセス要求を秘密鍵αによって暗号化し、その暗号化したアクセス要求を無線通信または有線通信によってアクセスポイント１０へ送信する。端末装置４０は、ｗｅｂサーバ等へのアクセス要求を秘密鍵βによって暗号化し、その暗号化したアクセス要求を無線通信または有線通信によってアクセスポイント１０へ送信する。
【００４３】
アクセスポイント１０は、端末装置３０からのアクセス要求を秘密鍵αによって復号してアクセス要求を取得し、ｗｅｂサーバおよびメールサーバ等へ端末装置３０からのアクセス要求を有線ＬＡＮ１を介して送信する。また、アクセスポイント１０は、端末装置４０からのアクセス要求を秘密鍵βによって復号してアクセス要求を取得し、ｗｅｂサーバおよびメールサーバ等へ端末装置４０からのアクセス要求を有線ＬＡＮ１を介して送信する。
【００４４】
アクセスポイント１０は、ｗｅｂサーバ等からの情報を有線ＬＡＮ１を介して受信し、その受信した情報を秘密鍵αによって暗号化して無線通信または有線通信によって端末装置３０へ送信し、ｗｅｂサーバ等から受信した情報を秘密鍵βによって暗号化して無線通信または有線通信によって端末装置４０へ送信する。
【００４５】
端末装置３０は、アクセスポイント１０から受信した情報を秘密鍵αによって復号してｗｅｂサーバ等からの情報を取得し、端末装置４０は、アクセスポイント１０から受信した情報を秘密鍵βによって復号してｗｅｂサーバ等からの情報を取得する。
【００４６】
このように、端末装置３０，４０は、通信用秘密鍵γを用いて相互に暗号通信を行なうとともに、それぞれ、秘密鍵α，βを用いてアクセスポイント１０経由でｗｅｂサーバ等へアクセスし、各種の情報を取得する。
【００４７】
図２は、図１に示すアクセスポイント１０の内部構成を示す概略ブロック図である。アクセスポイント１０は、アンテナ部１０１と、ビームパターン設定部１０２と、送受信部１０３と、プロファイル生成部１０４と、鍵作成部１０５と、制御部１０６と、鍵記憶部１０７と、復号部１０８と、暗号部１０９と、信号発生部１１０とを含む。
【００４８】
アンテナ部１０１は、図１に示すアレーアンテナ２０からなり、ビームパターン設定部１０２からの制御に従ってビームパターンを所定のビームパターンに設定し、送受信部１０３からの信号を端末装置３０または端末装置４０へ送信し、端末装置３０または端末装置４０からの電波を受信する。
【００４９】
より具体的には、アクセスポイント１０と端末装置３０，４０との間でそれぞれ秘密鍵α，βを生成するとき、アンテナ部１０１は、ビームパターン設定部１０２からの制御に従ってビームパターンを複数個に順次切換え、送受信部１０３からの信号を端末装置３０または端末装置４０へ送信し、端末装置３０または端末装置４０からの電波を受信する。
【００５０】
また、アンテナ部１０１は、ビームパターン設定部１０２からの制御に従ってビームパターンを設定して暗号化データＥ（α，γ）およびＥ（β，γ）をそれぞれ端末装置３０または端末装置４０へ送信し、端末装置３０または端末装置４０からの電波を受信する。
【００５１】
そして、アンテナ部１０１は、ビームパターンを複数個に切換えながら端末装置３０または端末装置４０から受信した電波をプロファイル生成部１０４へ出力し、一定のビームパターンに設定して端末装置３０または端末装置４０から受信した電波を送受信部１０３へ出力する。
【００５２】
ビームパターン設定部１０２は、制御部１０６からの制御信号ＣＴＬ１に従ってアンテナ部１０１のビームパターンを複数個に順次切換え、制御部１０６からの制御信号ＣＴＬ２に従ってアンテナ部１０１のビームパターンを一定のビームパターンに設定する。
【００５３】
送受信部１０３は、有線ＬＡＮ１〜３に接続されている。そして、送受信部１０３は、信号の送信時、変調、周波数変換、多元接続及び送信信号の増幅等の送信系の処理を行なう。また、送受信部１０３は、信号の受信時、受信信号の増幅、多元接続、周波数変換及び復調等の受信系の処理を行なう。
【００５４】
送受信部１０３は、無線通信を行なうための制御信号ＲＣ１を制御部１０６から受けると、送信用の信号をアンテナ部１０１へ出力し、有線通信を行なうための制御信号ＷＣ１を制御部１０６から受けると、送信用の信号を有線ＬＡＮ２，３を介して端末装置３０，４０へ送信する。また、送受信部１０３は、ｗｅｂサーバ等へアクセスするための制御信号ＡＣＣ１を受けると、送信用の信号を有線ＬＡＮ１を介してｗｅｂサーバ等へ送信する。更に、送受信部１０３は、受信処理を施した受信信号を復号部１０８へ出力する。
【００５５】
プロファイル生成部１０４は、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数のビームパターンに変えたときの複数の電波をアンテナ部１０１から順次受け、その受けた複数の電波に基づいて、後述する方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ１またはＲＳＳＩ２を生成して鍵作成部１０５へ出力する。
【００５６】
鍵作成部１０５は、プロファイル生成部１０４からの受信信号プロファイルＲＳＳＩ１およびＲＳＳＩ２に基づいて後述する方法によってそれぞれ秘密鍵αおよびβを作成し、その作成した秘密鍵αおよびβの排他的論理和（Ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ＯＲ）を演算して通信用秘密鍵γを生成する。そして、鍵作成部１０５は、生成した秘密鍵α，β，γを制御部１０６へ出力する。
【００５７】
制御部１０６は、秘密鍵αまたはβを生成するとき、制御信号ＣＴＬ１を生成してビームパターン設定部１０２へ出力し、それ以外のとき、制御信号ＣＴＬ２を生成してビームパターン設定部１０２へ出力する。また、制御部１０６は、秘密鍵αまたはβを生成するとき、所定の信号を発生するように信号発生部１１０を制御する。更に、制御部１０６は、端末装置３０，４０と無線通信を行なうとき制御信号ＲＣ１を生成して送受信部１０３へ出力し、端末装置３０，４０と有線通信を行なうとき制御信号ＷＣ１を生成して送受信部１０３へ出力し、ｗｅｂサーバ等へアクセスするとき制御信号ＡＣＣ１を生成して送受信部１０３へ出力する。
【００５８】
更に、制御部１０６は、鍵作成部１０５からの秘密鍵α，β，γを鍵記憶部１０７に格納するとともに、秘密鍵αおよびβを復号部１０８へ出力し、秘密鍵αおよびγまたは秘密鍵βおよびγを暗号部１０９へ出力する。
【００５９】
鍵記憶部１０７は、制御部１０６からの秘密鍵α，β，γを記憶する。復号部１０８は、制御部１０６からの秘密鍵αまたはβによって、送受信部１０３から受けた暗号化データを復号し、その復号した復号結果を外部へ出力するとともに制御部１０６へ出力する。
【００６０】
暗号部１０９は、外部から送信データを受け、制御部１０６から秘密鍵αおよびγまたは秘密鍵βおよびγを受ける。そして、暗号部１０９は、通信用秘密鍵γを秘密鍵αまたはβで暗号化して暗号化データＥ（α，γ）または暗号化データＥ（β，γ）を生成し、その生成した暗号化データＥ（α，γ）または暗号化データＥ（β，γ）を送受信部１０３へ出力する。また、暗号部１０９は、送信データを通信用秘密鍵γによって暗号化し、その暗号化したデータを送受信部１０３へ出力する。
【００６１】
信号発生部１１０は、秘密鍵αまたはβを生成するときに端末装置３０または４０へ送信するための所定の信号を発生し、その発生した所定の信号を送受信部１０３へ出力する。
【００６２】
図３は、図２に示すビームパターン設定部１０２の概略ブロック図である。ビームパターン設定部１０２は、バラクタダイオード１０２１〜１０２６と、制御電圧発生回路１０２７とを含む。バラクタダイオード１０２１〜１０２６は、それぞれ、図１に示すアンテナ素子２２〜２７に装荷される。
【００６３】
制御電圧発生回路１０２７は、制御部１０６からの制御信号ＣＴＬ１に応じて、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍ（ｍは、１以上の自然数）を順次発生し、その発生した制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍをバラクタダイオード１０２１〜１０２６へ順次出力する。
【００６４】
また、制御電圧発生回路１０２７は、制御部１０６からの制御信号ＣＴＬ２に応じて、制御電圧セットＣＬＶｆａｖを生成してバラクダイオード１０２１〜１０２６へ出力する。
【００６５】
制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍ，ＣＬＶｆａｖの各々は、６個のバラクタダイオード１０２１〜１０２６に対応して６個の電圧値Ｖ１〜Ｖ６からなる。６個の電圧値Ｖ１〜Ｖ６の各々は、８ビットによって表される。そして、バラクタダイオード１０２１〜１０２６は、制御電圧セットＣＬＶ１を受けると、その受けた制御電圧セットＣＬＶ１に応じて無給電素子２２〜２７に装荷される容量を所定の容量に設定し、アレーアンテナ２０のビームパターンを１つのビームパターンに設定する。従って、バラクタダイオード１０２１〜１０２６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍに応じて無給電素子であるアンテナ素子２２〜２７に装荷される容量を順次変え、アレーアンテナ２０のビームパターンを複数のビームパターンに順次変える。また、バラクタダイオード１０２１〜１０２６は、制御電圧セットＣＬＶｆａｖに応じて無給電素子であるアンテナ素子２２〜２７に装荷される容量を所定の容量に設定し、アレーアンテナ２０のビームパターンを所定のビームパターンに設定する。
【００６６】
図４は、図１に示す端末装置３０の内部構成を示す概略ブロック図である。端末装置３０は、アンテナ部１２１と、送受信部１２２と、プロファイル生成部１２３と、鍵作成部１２４と、制御部１２５と、鍵記憶部１２６と、復号部１２７と、暗号部１２８と、信号発生部１２９と、媒体駆動部１３０とを含む。
【００６７】
アンテナ部１２１は、図１に示すアンテナ３１からなり、送受信部１２２からの信号をアクセスポイント１０または端末装置４０へ無線通信により送信し、アクセスポイント１０または端末装置４０からの電波を受信する。そして、アンテナ部１２１は、秘密鍵αを生成するときアクセスポイント１０から受信した電波をプロファイル生成部１２３へ出力し、それ以外の電波を送受信部１２２へ出力する。
【００６８】
送受信部１２２は、有線ＬＡＮ２〜４に接続されており、アクセスポイント１０の送受信部１０３と同じように、上述した送信系の処理または受信系の処理を行なう。そして、送受信部１２２は、制御部１２５から制御信号ＲＣ２を受けると、送信用の信号をアンテナ部１２１へ出力し、制御部１２５から制御信号ＷＣ２を受けると、送信用の信号を有線ＬＡＮ４を介して送信し、制御部１２５から信号ＡＣＣ２を受けると、送信用の信号を有線ＬＡＮ２を介してアクセスポイント１０へ送信する。
【００６９】
プロファイル生成部１２３は、アレーアンテナ２０のビームパターンが複数のビームパターンに変えられたときの複数の電波をアンテナ部１２１から順次受け、その受けた複数の電波に基づいて、後述する方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成して鍵作成部１２４へ出力する。
【００７０】
鍵作成部１２４は、プロファイル生成部１２３からの受信信号プロファイルＲＳＳＩ１に基づいて後述する方法によって秘密鍵αを作成し、その作成した秘密鍵αを制御部１２５へ出力する。
【００７１】
制御部１２５は、秘密鍵αを生成する場合等、アクセスポイント１０または端末装置４０と無線通信を行なうとき、制御信号ＲＣ２を生成して送受信部１２２へ出力し、端末装置４０と有線通信を行なうとき、制御信号ＷＣ２を生成して送受信部１２２へ出力し、アクセスポイント１０と有線通信を行なうとき、制御信号ＡＣＣ２を生成して送受信部１２２へ出力する。また、制御部１２５は、秘密鍵αを生成するとき、所定の信号を発生するように信号発生部１２９を制御する。さらに、制御部１２５は、鍵作成部１２４からの秘密鍵αおよび復号部１２７からの通信用秘密鍵γを鍵記憶部１２６に格納するとともに、秘密鍵α，γを復号部１２７へ出力し、通信用秘密鍵γを暗号部１２８へ出力する。さらに、制御部１２５は、暗号化データを暗号部１２８から受け、その受けた暗号化データを媒体駆動部１３０へ出力する。さらに、制御部１２５は、暗号化データを媒体駆動部１３０から受け、その受けた暗号化データを復号部１２７に与える。
【００７２】
鍵記憶部１２６は、制御部１２５からの秘密鍵α，γを記憶する。復号部１２７は、制御部１２５からの秘密鍵αによって、送受信部１２２から受けた暗号化データを復号し、その復号した復号結果を外部へ出力するとともに制御部１２５へ出力する。また、復号部１２７は、制御部１２５からの暗号化データを通信用秘密鍵γによって復号し、その復号したデータを制御部１２５へ出力する。
【００７３】
暗号部１２８は、外部から送信データを受け、制御部１２５から通信用秘密鍵γを受ける。そして、暗号部１２８は、送信データを通信用秘密鍵γによって暗号化し、その暗号化したデータを送受信部１２２または制御部１２５へ出力する。
【００７４】
信号発生部１２９は、秘密鍵αを生成するときにアクセスポイント１０へ送信するための所定の信号を生成し、その生成した所定の信号を送受信部１２２へ出力する。
【００７５】
媒体駆動部１３０は、カードまたはＩＣタグが装着される。そして、媒体駆動部１３０は、制御部１２５から受けた暗号化データをカードまたはＩＣタグに書き込む。また、媒体駆動部１３０は、カードまたはＩＣタグから暗号化データを読み出し、その読み出した暗号化データを制御装置１２５へ出力する。
【００７６】
なお、端末装置４０は、図４に示す端末装置３０の構成と同じ構成からなる。この場合、端末装置４０においては、送受信部１２２は、有線ＬＡＮ３，４に接続されている。そして、プロファイル生成部１２３は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成し、鍵作成部１２４は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２に基づいて秘密鍵βを作成する。
【００７７】
アクセスポイント１０および端末装置３０，４０において秘密鍵α，βを生成する方法について説明する。
【００７８】
図５は、図１に示すアレーアンテナ２０の平面図である。無給電素子であるアンテナ素子２２〜２７は、給電素子であるアンテナ素子２１を中心として６０度ごとに配置される。そして、アンテナ素子２１からアンテナ素子２２への方向を０度の方向とする。
【００７９】
図３に示す制御電圧発生回路１０２７は、表１を保持している。
【００８０】
【表１】
【００８１】
表１において、♯１〜♯６は、それぞれ、アンテナ素子２２〜２７を示す。また、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１２は、それぞれ、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２（図３に示す制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶｍにおいてｍ＝１２の場合に相当）を選択した場合のそれぞれアンテナ素子２２〜２７に装荷されたバラクタダイオード１０２１〜１０２６のリアクタンス値のセットを表す。
【００８２】
各制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２を構成する電圧値Ｖ１〜Ｖ６の各々は、「最小」または「最大」からなる。そして、電圧値Ｖ１〜Ｖ６のパターンを変えることによってアレーアンテナ２０の指向性を０度から３０度ごとに変える。
【００８３】
即ち、リアクタンス値のセットとして表１のＮｏ．１が選択されるとき、アンテナ素子２２（＃１），２３（＃２），２７（＃６）にそれぞれ装荷されるバラクタダイオード１０２１，１０２２，１０２６には、「最大」の電圧値が供給されてリアクタンス値は最小となり、かつ、アンテナ素子２４（＃３），２５（＃４），２６（＃５）にそれぞれ装荷されるバラクタダイオード１０２３〜１０２５には、「最小」の電圧値が供給されてリアクタンス値が最大となる。これにより、バラクタダイオード１０２１〜１０２６の容量が所定の容量に設定され、アレーアンテナ２０の指向性が０度の方向に設定される。
【００８４】
リアクタンス値のセットとして表１のＮｏ．２〜Ｎｏ．１２が選択されたときも同じようにしてバラクタダイオード１０２１〜１０２６の容量が所定の容量に設定され、アレーアンテナ２０の指向性がそれぞれ３０度、６０度、・・・、３３０度の方向に設定される。
【００８５】
制御電圧発生回路１０２７は、制御部１０６から制御信号ＣＴＬ１を受けると、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２をバラクタダイオード１０２１〜１０２６へ順次出力する。バラクタダイオード１０２１〜１０２６は、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２に応じて、容量が順次変化する。これにより、アレーアンテナ２０は、そのビームパターンがビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２へ順次変化する（図５参照）。ビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２は、それぞれ、０度、３０度、・・・、３３０度の方向に指向性を有する。
【００８６】
したがって、制御電圧セットＣＬＶ１〜ＣＬＶ１２は、アレーアンテナ２０の指向性を１２個の指向性に変えるための制御電圧セットである。
【００８７】
アレーアンテナ２０は、表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．１２に従ってビームパターンをビームパターンＢＰ１〜ＢＰ１２に順次変えながら、端末装置３０から電波ＷＶ１１〜ＷＶ１１２を順次受信し、その受信した電波ＷＶ１１〜ＷＶ１１２をプロファイル生成部１０４へ出力する。
【００８８】
プロファイル生成部１０４は、アンテナ部１０１から受けた電波ＷＶ１１〜ＷＶ１１２の電波強度Ｉ１１〜Ｉ１１２を順次検出して受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成する。そして、プロファイル生成部１０４は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を鍵作成部１０５へ出力する。
【００８９】
上述した動作と同じ動作によって、アレーアンテナ２０は、端末装置４０から電波ＷＶ２１〜ＷＶ２１２を順次受信し、その受信した電波ＷＶ２１〜ＷＶ２１２をプロファイル生成部１０４へ出力する。
【００９０】
プロファイル生成部１０４は、アンテナ部１０１から受けた電波ＷＶ２１〜ＷＶ２１２の電波強度Ｉ２１〜Ｉ２１２を順次検出して受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成する。そして、プロファイル生成部１０４は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を鍵作成部１０５へ出力する。
【００９１】
図６は、受信信号プロファイルを生成するための電波強度を抽出する方法を説明するための図である。プロファイル生成部１０４は、１２個の電波強度Ｉ１１〜Ｉ１１２を検出すると、１２個の電波強度Ｉ１１〜Ｉ１１２を大きい順に配列し、その配列した１２個の電波強度Ｉ１１〜Ｉ１１２から、最大強度である電波強度Ｉ１１、最小強度である電波強度Ｉ１１２、電波強度Ｉ１２、電波強度Ｉ１１１、電波強度Ｉ１３、電波強度Ｉ１１０、電波強度Ｉ１４、電波強度Ｉ１９、電波強度Ｉ１５および電波強度Ｉ１８を順次抽出する。この場合、プロファイル生成部１０４は、２個の電波強度Ｉ１６，Ｉ１７を破棄する。
【００９２】
図７は、受信信号プロファイルの概念図である。プロファイル生成部１０４は、１０個の電波強度Ｉ１１、電波強度Ｉ１１２、電波強度Ｉ１２、電波強度Ｉ１１１、電波強度Ｉ１３、電波強度Ｉ１１０、電波強度Ｉ１４、電波強度Ｉ１９、電波強度Ｉ１５および電波強度Ｉ１８を抽出すると、その抽出した１０個の電波強度Ｉ１１、電波強度Ｉ１１２、電波強度Ｉ１２、電波強度Ｉ１１１、電波強度Ｉ１３、電波強度Ｉ１１０、電波強度Ｉ１４、電波強度Ｉ１９、電波強度Ｉ１５および電波強度Ｉ１８を順次配列した受信信号プロファイルＲＳＳＩを生成して鍵作成部１０５へ出力する。
【００９３】
鍵作成部１０５は、プロファイル生成部１０４から受けた受信信号プロファイルＲＳＳＩを構成する１０個の電波強度Ｉ１１、電波強度Ｉ１１２、電波強度Ｉ１２、電波強度Ｉ１１１、電波強度Ｉ１３、電波強度Ｉ１１０、電波強度Ｉ１４、電波強度Ｉ１９、電波強度Ｉ１５および電波強度Ｉ１８の平均値ＡＶＲを演算し、その演算した平均値ＡＶＲを基準値として１０個の電波強度Ｉ１１、電波強度Ｉ１１２、電波強度Ｉ１２、電波強度Ｉ１１１、電波強度Ｉ１３、電波強度Ｉ１１０、電波強度Ｉ１４、電波強度Ｉ１９、電波強度Ｉ１５および電波強度Ｉ１８を多値化して秘密鍵αまたはβを生成する。より具体的には、プロファイル生成部１０４は、電波強度Ｉ１１〜Ｉ１５，Ｉ１８〜Ｉ１１２が平均値ＡＶＲよりも大きいとき、「１」を設定し、電波強度Ｉ１１〜Ｉ１５，Ｉ１８〜Ｉ１１２が平均値ＡＶＲよりも小さいとき、「０」を設定し、ビット列［１，０，１，１，１，０，１，１，０，１］からなる秘密鍵αまたはβを生成する。
【００９４】
通信システム１００において、２つの端末装置３０，４０間で同じ秘密鍵を共有する動作について説明する。図８は、２つの端末装置３０，４０間で同じ通信用秘密鍵γを共有する動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、アクセスポイント１０と端末装置３０および４０との間で無線通信が行なわれ、秘密鍵αおよびβが生成される（ステップＳ１０）。
【００９５】
そして、ステップＳ１０の後、端末装置３０，４０は、ステップＳ１０において生成された秘密鍵α，βに基づいて、同じ通信用秘密鍵γを共有する（ステップＳ３０）。その後、一連の動作は、終了する。
【００９６】
図９は、図８に示すステップＳ１０の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。一連の動作が開始されると、アクセスポイント１０の制御部１０６は、ｋ＝１を設定する（ステップＳ１１）。そして、制御部１０６は、制御信号ＣＴＬ１を生成してビームパターン設定部１０２へ出力する。ビームパターン設定部１０２は、制御部１０６からの制御信号ＣＴＬ１に応じて、表１に示すＮｏ．１からなるリアクタンス値のセットによりアレーアンテナ２０の指向性を１つの指向性Ｄｋに設定する（ステップＳ１２）。
【００９７】
その後、端末装置３０の制御部１２５は、所定のデータを発生するように信号発生部１２９を制御するとともに、制御信号ＲＣ２を生成して送受信部１２２へ出力する。信号発生部１２９は、制御部１２５からの制御に従って、所定のデータを発生して送受信部１２２へ出力する。送受信部１２２は、信号発生部１２９からの所定のデータに変調等の処理を施し、制御部１２５からの制御信号ＲＣ２に応じて、変調等の処理を施した所定のデータをアンテナ部１２１（＝アンテナ３１）へ出力する。そして、アンテナ３１は、送受信部１２２からの所定のデータを構成する電波をアクセスポイント１０へ送信する（ステップＳ１３）。
【００９８】
アクセスポイント１０において、１つの指向性Ｄｋに設定されたアレーアンテナ２０は、端末装置３０からの電波ＷＶ１ｋを受信し、その受信した電波ＷＶ１ｋをプロファイル生成部１０４へ出力する。そして、プロファイル生成部１０４は、電波ＷＶ１ｋの電波強度Ｉ１ｋを検出する（ステップＳ１４）。
【００９９】
その後、アクセスポイント１０において、制御部１２５は、所定のデータを発生するように信号発生部１１０を制御するとともに、制御信号ＲＣ１を生成して送受信部１０３へ出力する。信号発生部１１０は、制御部１２５からの制御に従って、所定のデータを発生して送受信部１０３へ出力する。送受信部１０３は、信号発生部１１０からの所定のデータに変調等の処理を施し、制御部１２５からの制御信号ＲＣ１に応じて、変調等を施した所定のデータをアレーアンテナ２０を介して端末装置３０へ送信する（ステップＳ１５）。
【０１００】
端末装置３０のアンテナ３１は、アクセスポイント１０からの電波ＷＶ２ｋを受信し、その受信した電波ＷＶ２ｋをプロファイル生成部１２３へ出力する。そして、プロファイル生成部１２３は、電波ＷＶ２ｋの電波強度Ｉ２ｋを検出する（ステップＳ１６）。
【０１０１】
その後、アクセスポイント１０の制御部１０６は、ｋ＝ｍであるか否かを判定し（ステップＳ１７）、ｋ＝ｍでないとき、ｋ＝ｋ＋１に設定する（ステップＳ１８）。そして、ステップＳ１７において、ｋ＝ｍになるまで、上述したステップＳ１２〜ステップＳ１８が繰り返し実行される。即ち、アレーアンテナ２０の指向性がｍ個の指向性に変えられて、アクセスポイント１０のアレーアンテナ２０と端末装置３０のアンテナ３１との間で所定のデータを構成する電波が送受信され、電波強度Ｉ１１〜Ｉ１ｍ，Ｉ２１〜Ｉ２ｍが検出されるまで、ステップＳ１２〜ステップＳ１８が繰り返し実行される。
【０１０２】
そして、ステップＳ１７において、ｋ＝ｍであると判定されると、アクセスポイント１０において、プロファイル生成部１０４は、検出した電波強度Ｉ１１〜Ｉ１ｋに基づいて、上述した方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ１（図７参照）を生成し、その生成した受信信号プリファイルＲＳＳＩ１を鍵作成部１０５へ出力する。
【０１０３】
鍵作成部１０５は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を構成する複数の電波強度の平均値を演算し、その演算した平均値を基準値として受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を構成する複数の電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ１を生成する（ステップＳ１９）。
【０１０４】
また、端末装置３０において、プロファイル生成部１２３は、検出した電波強度Ｉ２１〜Ｉ２ｋに基づいて、上述した方法によって受信信号プロファイルＲＳＳＩ２（図７参照）を生成し、その生成した受信信号プリファイルＲＳＳＩ２を鍵作成部１２４へ出力する。
【０１０５】
鍵作成部１２４は、受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度の平均値を演算し、その演算した平均値を基準値として受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度を多値化して秘密鍵Ｋｓ２を生成する（ステップＳ２０）。
【０１０６】
上述したステップＳ１３，Ｓ１４に示す動作は、アクセスポイント１０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ１を生成するための電波を端末装置３０のアンテナ３１からアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０へ送信し、かつ、アクセスポイント１０において電波強度Ｉ１ｋを検出する動作であり、ステップＳ１５，Ｓ１６に示す動作は、端末装置３０において受信信号プロファイルＲＳＳＩ２を生成するための電波をアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０から端末装置３０のアンテナ３１へ送信し、かつ、端末装置３０において電波強度Ｉ２ｋを検出する動作である。そして、所定のデータを構成する電波の端末装置３０のアンテナ３１からアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０への送信及び所定のデータを構成する電波のアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０から端末装置３０のアンテナ３１への送信は、アレーアンテナ２０のビームパターンを１つのビームパターンに設定して交互に行なわれる。つまり、所定のデータを構成する電波は、端末装置３０のアンテナ３１とアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０との間で時分割通信により送受信される。
【０１０７】
従って、アレーアンテナ２０のビームパターンを１つのビームパターンに設定して端末装置３０のアンテナ３１からアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０へ所定のデータを構成する電波を送信し、アクセスポイント１０において電波強度Ｉ１ｋを検出した直後に、同じ所定のデータを構成する電波をアクセスポイント１０のアレーアンテナ２０から端末装置３０のアンテナ３１へ送信し、端末装置３０において電波強度Ｉ２ｋを検出することができる。その結果、アクセスポイント１０と端末装置３０との間において同じ伝送路特性を確保して所定のデータを構成する電波をアクセスポイント１０と端末装置３０との間で送受信でき、電波の可逆性により電波強度Ｉ１１〜Ｉ１ｋをそれぞれ電波強度Ｉ２１〜Ｉ２ｋに一致させることができる。そして、アクセスポイント１０において作成される秘密鍵Ｋｓ１を端末装置３０において作成される秘密鍵Ｋｓ２に容易に一致させることができる。
【０１０８】
したがって、アクセスポイント１０および端末装置３０は、それぞれ、ステップＳ１９およびステップＳ２０において同じ秘密鍵α＝Ｋｓ１＝Ｋｓ２を生成し、その生成した秘密鍵αを共有する。
【０１０９】
そして、アクセスポイント１０の鍵作成部１０５は、作成した秘密鍵αを制御部１０６へ出力し、制御部１０６は、秘密鍵αを鍵記憶部１０７に格納する。また、端末装置３０の鍵作成部１２４は、作成した秘密鍵αを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、秘密鍵αを鍵記憶部１２６に格納する。これにより、一連の動作が終了する。
【０１１０】
アクセスポイント１０は、図９に示すフローチャートに従って端末装置３０との間でアレーアンテナ２０のビームパターン（＝指向性）を複数のビームパターン（＝複数の指向性）に切換えて無線通信を行ない、複数の電波強度を検出して秘密鍵αを生成し、端末装置３０との間で秘密鍵αを共有した後、図９に示すフローチャートに従って端末装置４０との間でアレーアンテナ２０のビームパターン（＝指向性）を複数のビームパターン（＝複数の指向性）に切換えて無線通信を行ない、複数の電波強度を検出して秘密鍵βを生成し、端末装置４０との間で秘密鍵βを共有する。
【０１１１】
この場合、端末装置４０の鍵作成部１２４は、作成した秘密鍵βを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、秘密鍵βを鍵記憶部１２６に格納する。また、アクセスポイント１０と端末装置３０との間の電波の伝送路は、アクセスポイント１０と端末装置４０との間の電波の伝送路と異なるので、秘密鍵αは、秘密鍵βと異なる。
【０１１２】
図１０は、図８に示すステップＳ３０の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。アクセスポイント１０と端末装置３０との間で秘密鍵αを共有し、かつ、アクセスポイント１０と端末装置４０との間で秘密鍵βを共有した後、アクセスポイント１０の制御部１０６は、秘密鍵α，βを鍵記憶部１０７から読出して鍵作成部１０５へ出力する。そして、鍵作成部１０５は、制御部１０６から受けた秘密鍵αと秘密鍵βとの排他的論理和を演算して通信用秘密鍵γを生成し（ステップＳ３１）、その生成した通信用秘密鍵γを制御部１０６へ出力する。
【０１１３】
そして、制御部１０６は、秘密鍵α，β，γを暗号部１０９へ出力するとともに、制御信号ＣＴＬ２を生成してビームパターン設定部１０２へ出力し、制御信号ＲＣ１を生成して送受信部１０３へ出力する。暗号部１０９は、通信用秘密鍵γを秘密鍵αによって暗号化して暗号化データＥ（α，γ）を生成し（ステップＳ３２）、通信用秘密鍵γを秘密鍵βによって暗号化して暗号化データＥ（β，γ）を生成する（ステップＳ３３）。そして、暗号部１０９は、暗号化データＥ（α，γ）および暗号化データＥ（β，γ）を送受信部１０３へ出力する。
【０１１４】
そして、送受信部１０３は、暗号部１０９から暗号化データＥ（α，γ）および暗号化データＥ（β，γ）を受け、その受けた暗号化データＥ（α，γ）および暗号化データＥ（β，γ）に変調等の処理を施し、制御部１０６からの制御信号ＲＣ１に応じて、暗号化データＥ（α，γ）をアレーアンテナ２０を介して端末装置３０へ送信し（ステップＳ３４）、暗号化データＥ（β，γ）をアレーアンテナ２０を介して端末装置４０へ送信する（ステップＳ３５）。
【０１１５】
端末装置３０のアンテナ３１（アンテナ部１２１）は、アクセスポイント１０からの暗号化データＥ（α，γ）を受信し（ステップＳ３６）、その受信した暗号化データＥ（α，γ）を送受信部１２２へ出力する。そして、送受信部１２２は、暗号化データＥ（α，γ）に復調等の処理を施し、復号部１２７へ出力する。
【０１１６】
その後、端末装置３０の制御部１２５は、鍵記憶部１２６から秘密鍵αを読出し、その読出した秘密鍵αを復号部１２７へ出力する。復号部１２７は、送受信部１２２から暗号化データＥ（α，γ）を受け、制御部１２５から秘密鍵αを受ける。そして、復号部１２７は、暗号化データＥ（α，γ）を秘密鍵αによって復号し、通信用秘密鍵γを取得する（ステップＳ３７）。
【０１１７】
引続いて、復号部１２７は、取得した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、復号部１２７からの通信用秘密鍵γを鍵記憶部１２６に格納する。
【０１１８】
一方、端末装置４０において、アンテナ４１（アンテナ部１２１）は、アクセスポイント１０からの暗号化データＥ（β，γ）を受信し（ステップＳ３８）、その受信した暗号化データＥ（β，γ）を送受信部１２２へ出力する。そして、送受信部１２２は、暗号化データＥ（β，γ）に復調等の処理を施し、復号部１２７へ出力する。
【０１１９】
その後、端末装置４０の制御部１２５は、鍵記憶部１２６から秘密鍵βを読出し、その読出した秘密鍵βを復号部１２７へ出力する。復号部１２７は、送受信部１２２から暗号化データＥ（β，γ）を受け、制御部１２５から秘密鍵βを受ける。そして、復号部１２７は、暗号化データＥ（β，γ）を秘密鍵βによって復号し、通信用秘密鍵γを取得する（ステップＳ３９）。
【０１２０】
引続いて、復号部１２７は、取得した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、復号部１２７からの通信用秘密鍵γを鍵記憶部１２６に格納する。
【０１２１】
これによって、端末装置３０，４０は、同じ通信用秘密鍵γを共有する。そして、一連の動作は終了する。
【０１２２】
上述したようにアクセスポイント１０は、それぞれ、端末装置３０，４０との無線通信によって秘密鍵α，βを生成し、その生成した２つの秘密鍵α，βの排他的論理和を演算することによって通信用秘密鍵γを生成する。そして、アクセスポイント１０は、通信用秘密鍵γを秘密鍵αによって暗号化して端末装置３０へ送信し、通信用秘密鍵γを秘密鍵βによって暗号化して端末装置４０へ送信する。
【０１２３】
すなわち、アクセスポイント１０は、新たに生成した通信用秘密鍵γを端末装置３０との伝送経路特性に基づいて生成された秘密鍵αによって暗号化して端末装置３０へ送信し、新たに生成した通信用秘密鍵γを端末装置４０との間の伝送経路特性に基づいて生成された秘密鍵βによって暗号化して端末装置４０へ送信する。
【０１２４】
したがって、端末装置３０，４０間で共有される通信用秘密鍵γは、暗号化されて端末装置３０，４０へ送信されるので、盗聴を防止して通信用秘密鍵γを２つの端末装置３０，４０間で共有できる。
【０１２５】
端末装置３０，４０は、同じ通信用秘密鍵γを共有した後、通信用秘密鍵γを用いて情報を暗号化し、その暗号化した情報を有線通信により相手方へ送信するとともに、相手方から受信した暗号化された情報を通信用秘密鍵γを用いて復号し、相手方の情報を取得する。
【０１２６】
即ち、端末装置３０は、情報ｉｎｆ１を通信用秘密鍵γによって暗号して暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ１）を生成し、その生成した暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ１）を有線ＬＡＮ４を介して端末装置４０へ送信するとともに、端末装置４０から暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ２）を受信する。この場合、端末装置３０は、暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ１），Ｅ（γ，ｉｎｆ２）を無線通信の１Ｇｂｐｓよりも高速の１０Ｇｂｐｓで送受信する。そして、端末装置３０は、暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ２）を通信用秘密鍵γによって復号し、端末装置４０からの情報ｉｎｆ２を取得し、端末装置４０は、暗号化データＥ（γ，ｉｎｆ１）を通信用秘密鍵γによって復号して端末装置３０からの情報ｉｎｆ１を取得する。
【０１２７】
したがって、端末装置３０，４０は、情報を暗号化して高速で相互に通信できる。
【０１２８】
また、端末装置３０，４０の各々は、通信用秘密鍵γを用いた暗号化通信によって相手方から取得した情報を媒体駆動部１３０に装着されたカードまたはＩＣタグに書き込む。この場合、制御部１２５は、復号部１２７によって復号された情報を取得し、鍵記憶部１２６から通信用秘密鍵γを読出し、情報および通信用秘密鍵γを暗号部１２８に与える。そして、暗号部１２８は、情報を通信用秘密鍵γによって暗号化し、その暗号化した暗号化情報を制御部１２５へ出力する。
【０１２９】
制御部１２５は、暗号部１２８から受けた暗号化情報を媒体駆動部１３０を介してカードまたはＩＣタグに書き込む。ＩＣタグは、商品に貼付されるので、制御部１２５は、通信用秘密鍵γによって暗号化された、ＩＣタグが貼付される商品に関する商品情報をＩＣタグに書き込む。したがって、ＩＣタグは、「商品表示用タグ」を構成する。
【０１３０】
これによって、カードまたはＩＣタグに書き込まれた情報の機密性を保持できる。
【０１３１】
さらに、各端末装置３０，４０は、無線通信または有線通信によってアクセスポイント１０へアクセスし、アクセスポイント１０を介してｗｅｂサーバおよびメールサーバ等から各種の情報を取得する。
【０１３２】
上述したように、この発明による通信システム１００においては、端末装置３０，４０は、アクセスポイント１０との無線通信によってそれぞれ秘密鍵α，βを生成し、秘密鍵α，βに基づいて新たに生成された通信用秘密鍵γを共有するとともに、その通信用秘密鍵γを用いた有線通信によって相互に暗号化通信を行なう。
【０１３３】
したがって、端末装置３０，４０は、盗聴を防止して通信用秘密鍵γを共有できるとともに、通信用秘密鍵γを用いて相互に高速通信を行なうことができる。
【０１３４】
この発明においては、端末装置３０は、図１１に示す端末装置３０Ａであってもよい。図１１は、図１に示す端末装置３０の他の内部構成を示す概略ブロック図である。端末装置３０Ａは、端末装置３０の鍵作成部１２４および復号部１２７をそれぞれ鍵作成部１２４Ａおよび復号部１２７Ａに代えたものであり、その他は、端末装置３０と同じである。
【０１３５】
復号部１２７Ａは、アンテナ部１２１がアクセスポイント１０から受信した暗号化データＥ（α，β）を秘密鍵αによって復号して秘密鍵βを取得し、その取得した秘密鍵βを鍵作成部１２４Ａへ出力する。復号部１２７Ａは、その他、復号部１２７と同じ機能を果たす。
【０１３６】
鍵作成部１２４Ａは、プロファイル生成部１２３からの受信信号プロファイルＲＳＳＩ１に基づいて秘密鍵αを作成する。そして、鍵作成部１２４Ａは、自己が作成した秘密鍵αと、復号部１２７Ａから受けた秘密鍵βとの排他的論理和を演算することによって通信用秘密鍵γを作成し、その作成した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力する。
【０１３７】
端末装置４０も、図１１に示す端末装置３０Ａと同じ構成からなる。この場合、端末装置４０の復号部１２７Ａは、アンテナ部１２１がアクセスポイント１０から受信した暗号化データＥ（β，α）を秘密鍵βによって復号して秘密鍵αを取得し、その取得した秘密鍵αを鍵作成部１２４Ａへ出力する。そして、鍵作成部１２４Ａは、自己が作成した秘密鍵βと、復号部１２７Ａから受けた秘密鍵αとの排他的論理和を演算することによって通信用秘密鍵γを作成し、その作成した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力する。
【０１３８】
図１２は、図８に示すステップＳ３０の詳細な動作を説明するための他のフローチャートである。図１２に示すフローチャートに従ってステップＳ３０が実行される場合、図１に示す２つの端末装置３０，４０は、図１１に示す端末装置３０Ａからなる。
【０１３９】
アクセスポイント１０と端末装置３０との間で秘密鍵αを共有し、かつ、アクセスポイント１０と端末装置４０との間で秘密鍵βを共有した後、アクセスポイント１０の制御部１０６は、秘密鍵α，βを鍵記憶部１０７から読出して暗号部１０９へ出力するとともに、制御信号ＣＴＬ２を生成してビームパターン設定部１０２へ出力し、制御信号ＲＣ１を生成して送受信部１０３へ出力する。
【０１４０】
暗号部１０９は、秘密鍵βを秘密鍵αによって暗号化し、暗号化データＥ（α，β）を生成する（ステップＳ５１）。また、暗号部１０９は、秘密鍵αを秘密鍵βによって暗号化し、暗号化データＥ（β，α）を生成する（ステップＳ５２）。そして、暗号部１０９は、暗号化データＥ（α，β）および暗号化データＥ（β，α）を送受信部１０３へ出力する。
【０１４１】
ビームパターン設定部１０２は、制御部１０９からの制御信号ＣＴＬ２に応じて、上述した方法によって、アレーアンテナ２０（アンテナ部１０１）のビームパターンをオムニパターンに設定する。
【０１４２】
送受信部１０１は、暗号部１０９からの暗号化データＥ（α，β）および暗号化データＥ（β，α）に変調等の処理を施し、制御部１０６からの制御信号ＲＣ１に応じて、暗号化データＥ（α，β）をオムニパターンに設定されたアレーアンテナ２０を介して端末装置３０へ送信し（ステップＳ５３）、暗号化データＥ（β，α）をオムニパターンに設定されたアレーアンテナ２０を介して端末装置４０へ送信する（ステップＳ５４）。
【０１４３】
その後、端末装置３０のアンテナ３１（アンテナ部１２１）は、アクセスポイント１０からの暗号化データＥ（α，β）を受信し（ステップＳ５５）、その受信した暗号化データＥ（α，β）を送受信部１２２へ出力する。そして、送受信部１２２は、暗号化データＥ（α，β）に復調等の処理を施し、復号部１２７Ａへ出力する。
【０１４４】
その後、端末装置３０の制御部１２５は、鍵記憶部１２６から秘密鍵αを読出し、その読出した秘密鍵αを復号部１２７Ａへ出力する。復号部１２７Ａは、送受信部１２２から暗号化データＥ（α，β）を受け、制御部１２５から秘密鍵αを受ける。そして、復号部１２７Ａは、暗号化データＥ（α，β）を秘密鍵αによって復号して秘密鍵βを取得し（ステップＳ５６）、その取得した秘密鍵βを鍵作成部１２４Ａへ出力する。
【０１４５】
端末装置３０の鍵作成部１２４Ａは、復号部１２７Ａから秘密鍵βを受けると、自己が作成した秘密鍵αと、復号部１２７Ａから受けた秘密鍵βとの排他的論理和を演算し、通信用秘密鍵γを生成する（ステップＳ５７）。そして、鍵作成部１２４Ａは、作成した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、通信用秘密鍵γを鍵記憶部１２６に格納する。
【０１４６】
一方、端末装置４０において、アンテナ４１（アンテナ部１２１）は、アクセスポイント１０からの暗号化データＥ（β，α）を受信し（ステップＳ５８）、その受信した暗号化データＥ（β，α）を送受信部１２２へ出力する。そして、送受信部１２２は、暗号化データＥ（β，α）に復調等の処理を施し、復号部１２７Ａへ出力する。
【０１４７】
その後、端末装置４０の制御部１２５は、鍵記憶部１２６から秘密鍵βを読出し、その読出した秘密鍵βを復号部１２７Ａへ出力する。復号部１２７Ａは、送受信部１２２から暗号化データＥ（β，α）を受け、制御部１２５から秘密鍵βを受ける。そして、復号部１２７Ａは、暗号化データＥ（β，α）を秘密鍵βによって復号して秘密鍵αを取得し（ステップＳ５９）、その取得した秘密鍵αを鍵作成部１２４Ａへ出力する。
【０１４８】
端末装置４０の鍵作成部１２４Ａは、復号部１２７Ａから秘密鍵αを受けると、自己が作成した秘密鍵βと、復号部１２７Ａから受けた秘密鍵αとの排他的論理和を演算し、通信用秘密鍵γを生成する（ステップＳ６０）。そして、鍵作成部１２４Ａは、作成した通信用秘密鍵γを制御部１２５へ出力し、制御部１２５は、通信用秘密鍵γを鍵記憶部１２６に格納する。
【０１４９】
これによって、端末装置３０，４０は、同じ通信用秘密鍵γを共有する。そして、一連の動作は終了する。
【０１５０】
図１２に示すフローチャートにおいては、アクセスポイント１０と端末装置３０，４０との無線通信によってそれぞれ秘密鍵α，βが生成される。そして、アクセスポイント１０は、アクセスポイント１０と端末装置３０との間の無線通信によって生成された秘密鍵αによって秘密鍵βを暗号化して暗号化データＥ（α，β）を端末装置３０へ送信し、アクセスポイント１０と端末装置４０との間の無線通信によって生成された秘密鍵βによって秘密鍵αを暗号化して暗号化データＥ（β，α）を端末装置４０へ送信する。その後、端末装置３０，４０は、それぞれ、暗号化データＥ（α，β）および暗号化データＥ（β，α）を復号して相手側の秘密鍵βまたはαを取得し、その取得した相手側の秘密鍵βまたはαと、自己が作成した秘密鍵αまたはβとの排他的論理和を演算して通信用秘密鍵γを生成する。
【０１５１】
このように、図１２に示すフローチャートにおいては、端末装置３０，４０間で共有する通信用秘密鍵γは、各端末装置３０，４０において作成されるので、暗号化データＥ（α，β）および／または暗号化データＥ（β，α）が盗聴されても、盗聴者は、通信用秘密鍵γを作成することは極めて困難である。
【０１５２】
通信用秘密鍵γが端末装置３０，４０間で共有されると、上述したように、端末装置３０，４０は、通信用秘密鍵γを用いて有線通信によって高速通信を相互に行なう。その他は、上述したとおりである。
【０１５３】
上記においては、端末装置３０，４０間で共有すべき通信用秘密鍵γを秘密鍵α，βの排他的論理和を演算することによって生成すると説明したが、この発明においては、これに限らず、秘密鍵α，βの論理和等を演算することによって通信用秘密鍵γを生成してもよく、一般的には、秘密鍵α，βに対して論理演算を施して通信用秘密鍵γを生成する方法であればどのような方法であってもよい。
【０１５４】
また、上記においては、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度の平均値を基準値として複数の電波強度を多値化し、秘密鍵α，βを作成すると説明したが、この発明においては、受信信号プロファイルＲＳＳＩ１，ＲＳＳＩ２を構成する複数の電波強度の中間値を基準値として複数の電波強度を多値化し、秘密鍵α，βを作成してもよい。
【０１５５】
更に、上記においては、２つの端末装置３０，４０間で通信用秘密鍵γを共有する場合について説明したが、この発明は、これに限らず、３つ以上の端末装置間で同じ秘密鍵を共有する場合にも適用される。
【０１５６】
例えば、３台の端末装置を端末装置Ａ，Ｂ，Ｃとし、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃが無線通信によってアクセスポイント１０へアクセス可能とする。この場合、端末装置Ａは、アクセスポイント１０との無線通信によって上述した方法に従って秘密鍵α１を生成し、秘密鍵α１をアクセスポイント１０と共有する。
【０１５７】
端末装置Ｂ，Ｃも、同様にしてアクセスポイント１０との間でそれぞれ秘密鍵α２，α３を共有する。
【０１５８】
端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で共有される通信用秘密鍵γが図１０に示すフローチャートに従って生成される場合、アクセスポイント１０は、秘密鍵α１と秘密鍵α２との排他的論理和を演算して秘密鍵α１２を生成し、その生成した秘密鍵α１２と秘密鍵α３との排他的論理和を更に演算して通信用秘密鍵γ１を生成する。
【０１５９】
また、アクセスポイント１０は、秘密鍵α２と秘密鍵α３との排他的論理和を演算して秘密鍵α２３を生成し、その生成した秘密鍵α２３と秘密鍵α１との排他的論理和を更に演算して通信用秘密鍵γ２を生成してもよい。
【０１６０】
即ち、アクセスポイント１０は、３つの秘密鍵α１，α２，α３のうちの２つの秘密鍵の排他的論理和を演算し、その演算結果と残りの秘密鍵（秘密鍵α１，α２，α３のいずれか）との排他的論理和を演算して通信用秘密鍵γを生成する。
【０１６１】
そして、アクセスポイント１０は、通信用秘密鍵γをそれぞれ秘密鍵α１，α２，α３によって暗号化してそれぞれ端末装置Ａ，Ｂ，Ｃへ送信する。
【０１６２】
これによって、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃは、同じ通信用秘密鍵γを共有し、その共有した通信用秘密鍵γを用いて有線通信によって相互に高速通信できる。
【０１６３】
この場合、３つの秘密鍵α１，α２，α３は、相互に異なるので、最初の排他的論理和を演算するための２つの秘密鍵の選択方法によって３つの異なる通信用秘密鍵γが生成される。したがって、アクセスポイント１０は、定期的に、異なる通信用秘密鍵γを生成して端末装置Ａ，Ｂ，Ｃへ送信するようにしてもよい。
【０１６４】
これによって、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で共有される通信用秘密鍵γを定期的に変えることができ、盗聴を更に防止して３つの端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で同じ秘密鍵を共有できる。
【０１６５】
端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で共有される通信用秘密鍵γが図１２に示すフローチャートに従って生成される場合、アクセスポイント１０は、秘密鍵α２，α３を秘密鍵α１によって暗号化して暗号化データＥ（α１，（α２，α３））を生成し、秘密鍵α３，α１を秘密鍵α２によって暗号化して暗号化データＥ（α２，（α３，α１））を生成し、秘密鍵α１，α２を秘密鍵α３によって暗号化して暗号化データＥ（α３，（α１，α２））を生成する。そして、アクセスポイント１０は、暗号化データＥ（α１，（α２，α３））を端末装置Ａへ送信し、暗号化データＥ（α２，（α３，α１））を端末装置Ｂへ送信し、暗号化データＥ（α３，（α１，α２））を端末装置Ｃへ送信する。
【０１６６】
端末装置Ａは、アクセスポイント１０から暗号化データＥ（α１，（α２，α３））を受信し、その受信した暗号化データＥ（α１，（α２，α３））を秘密鍵α１によって復号し、秘密鍵α２，α３を取得する。端末装置Ｂは、アクセスポイント１０から暗号化データＥ（α２，（α３，α１））を受信し、その受信した暗号化データＥ（α２，（α３，α１））を秘密鍵α２によって復号し、秘密鍵α３，α１を取得する。端末装置Ｃは、アクセスポイント１０から暗号化データＥ（α３，（α１，α２））を受信し、その受信した暗号化データＥ（α３，（α１，α２））を秘密鍵α３によって復号し、秘密鍵α１，α２を取得する。
【０１６７】
これによって、３台の端末装置Ａ，Ｂ，Ｃの各々は、秘密鍵α１，α２，α３を取得する。
【０１６８】
そして、３台の端末装置Ａ，Ｂ，Ｃの各々は、３つの秘密鍵α１，α２，α３のうち２つの秘密鍵の排他的論理和を演算し、その演算結果と残りの秘密鍵との排他的論理和を演算して端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で共有すべき通信用秘密鍵γを生成する。この場合、上述したように、３つの秘密鍵α１，α２，α３から選択する２つの秘密鍵によって異なる通信用秘密鍵γが生成されるので、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃ間で通信用秘密鍵γを生成する方法を予め決定しておく。そして、端末装置Ａ，Ｂ，Ｃは、通信用秘密鍵γを生成する方法を定期的に変更するようにしてもよい。
【０１６９】
通信用秘密鍵γを共有する端末装置の台数が４台以上の場合も、３台の場合と同じ方法によって通信用秘密鍵γが複数の端末装置間で共有される。
【０１７０】
更に、上記においては、１つのアクセスポイント１０にアクセスする端末装置３０，４０間で通信用秘密鍵γを共有する場合について説明したが、この発明は、これに限られず、異なるアクセスポイントにアクセスする複数の端末装置間で通信用秘密鍵γを共有する場合にも適用される。
【０１７１】
例えば、アクセスポイント１０Ａにアクセスする端末装置Ａと、アクセスポイント１０Ｂにアクセスする端末装置Ｂとの間で通信用秘密鍵γを共有する場合を想定する。この場合、端末装置Ａは、アクセスポイント１０Ａとの間で秘密鍵αを生成して共有し、端末装置Ｂは、アクセスポイント１０Ｂとの間で秘密鍵βを生成して共有する。そして、アクセスポイント１０Ａは、有線ＬＡＮ１を介してアクセスポイント１０Ｂから秘密鍵βを受信し、有線ＬＡＮ１を介してアクセスポイント１０Ｂへ秘密鍵αを送信する。これによって、２つのアクセスポイント１０Ａ，１０Ｂは、秘密鍵α，βを共有する。
【０１７２】
そうすると、図１０に示すフローチャートに従って端末装置Ａ，Ｂ間で通信用秘密鍵γを共有する場合、アクセスポイント１０Ａ，１０Ｂの各々は、秘密鍵α，βの排他的論理和を演算して通信用秘密鍵γを生成する。そして、アクセスポイント１０Ａは、通信用秘密鍵γを秘密鍵αによって暗号化して端末装置Ａへ送信し、アクセスポイント１０Ｂは、通信用秘密鍵γを秘密鍵βによって暗号化して端末装置Ｂへ送信する。これによって、端末装置Ａ，Ｂは、同じ通信用秘密鍵γを共有可能である。
【０１７３】
また、図１２に示すフローチャートに従って端末装置Ａ，Ｂ間で通信用秘密鍵γを共有する場合、アクセスポイント１０Ａは、秘密鍵βを秘密鍵αによって暗号化して暗号化データＥ（α，β）を端末装置Ａへ送信し、アクセスポイント１０Ｂは、秘密鍵αを秘密鍵βによって暗号化して暗号化データＥ（β，α）を端末装置Ｂへ送信する。そして、端末装置Ａは、暗号化データＥ（α，β）を秘密鍵αによって復号して秘密鍵βを取得し、端末装置Ｂは、暗号化データＥ（β，α）を秘密鍵βによって復号して秘密鍵αを取得する。その後、端末装置Ａ，Ｂの各々は、秘密鍵α，βの排他的論理和を演算して通信用秘密鍵γを生成する。これによって、端末装置Ａ，Ｂは、同じ通信用秘密鍵γを共有する。
【０１７４】
アクセスポイント１０Ａ，１０Ｂへアクセスする端末装置の総台数が３台以上の場合も、アクセスポイント１０Ａ，１０Ｂは、自己にアクセスする端末装置との間で上述した方法によって秘密鍵を生成し、その生成した秘密鍵を他のアクセスポイント１０Ｂ，１０Ａとの間で送受信し、全ての秘密鍵を共有する。その後、上述した方法によって３台以上の端末装置は、同じ通信用秘密鍵γを共有する。
【０１７５】
３台以上のアクセスポイントにアクセスする複数の端末装置間で同じ通信用秘密鍵γを共有する場合も、３台以上のアクセスポイントが有線ＬＡＮ１を介して相互に秘密鍵を送受信し、各アクセスポイントは、全ての秘密鍵を共有する。その後、複数の端末装置が同じ通信用秘密鍵γを共有する方法は、２台のアクセスポイント１０Ａ，１０Ｂが存在する場合の方法と同じである。
【０１７６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
この発明は、盗聴を防止して複数の端末装置間で同じ秘密鍵を共有可能な通信システムに適用される。また、この発明は、データを暗号化して高速で通信可能な通信システムに適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１７８】
【図１】この発明の実施の形態による通信システムの概略ブロック図である。
【図２】図１に示すアクセスポイントの内部構成を示す概略ブロック図である。
【図３】図２に示すビームパターン設定部の概略ブロック図である。
【図４】図１に示す端末装置の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図５】図１に示すアレーアンテナの平面図である。
【図６】受信信号プロファイルを生成するための電波強度を抽出する方法を説明するための図である。
【図７】受信信号プロファイルの概念図である。
【図８】２つの端末装置間で同じ秘密鍵を共有する動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図８に示すステップＳ１０の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】図８に示すステップＳ３０の詳細な動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】図１に示す端末装置の他の内部構成を示す概略ブロック図である。
【図１２】図８に示すステップＳ３０の詳細な動作を説明するための他のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１７９】
１〜４ 有線ＬＡＮ、１０ アクセスポイント、２０ アレーアンテナ、３０，３０Ａ，４０ 端末装置、３１，４１ アンテナ、１００ 通信システム、１０１，１２１ アンテナ部、１０２ ビームパターン設定部、１０３，１２２ 送受信部、１０４，１２３ プロファイル生成部、１０５，１２４，１２４Ａ 鍵作成部、１０６，１２５ 制御部、１０７，１２６ 鍵記憶部、１０８，１２７，１２７Ａ 復号部、１０９，１２８ 暗号部、１１０，１２９ 信号発生部、１３０ 媒体駆動部、１０２１〜１０２６ バラクタダイオード、１０２７ 制御電圧発生回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｎ（ｎは２以上の自然数）個の端末装置と、
前記ｎ個の端末装置の各々と無線通信を行なって各端末装置との間で１つの秘密鍵を生成すると共に、ｎ個の秘密鍵をそれぞれ前記ｎ個の端末装置と個別に共有する中継局とを備え、
前記ｎ個の端末装置は、前記ｎ個の秘密鍵に基づいて生成された通信用秘密鍵を共有する、通信システム。
【請求項２】
前記中継局は、前記ｎ個の秘密鍵に基づいて前記通信用秘密鍵を生成し、その生成した通信用秘密鍵を各端末装置との間で個別に共有している秘密鍵によって暗号化して各端末装置へ送信し、
前記ｎ個の端末装置の各々は、前記秘密鍵によって暗号化された通信用秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して前記通信用秘密鍵を保持する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記中継局は、送信先の端末装置以外のｎ−１個の端末装置との間で共有するｎ−１個の秘密鍵を送信先の端末装置との間で個別に共有する秘密鍵によって暗号化して前記送信先の端末装置へ送信し、
前記ｎ個の端末装置の各々は、前記秘密鍵によって暗号化されたｎ−１個の秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して前記ｎ−１個の秘密鍵を取得し、その取得したｎ−１個の秘密鍵と前記自己が保持する秘密鍵とに基づいて前記通信用秘密鍵を生成して保持する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記中継局は、前記ｎ個の端末装置との間で無線通信を行なって前記ｎ個の秘密鍵を生成し、前記ｎ個の端末装置との間で前記ｎ個の秘密鍵を共有するｍ（ｍは２以上の自然数）個の中継局からなり、
前記ｍ個の中継局の各々は、他のｍ−１個の中継局が生成した秘密鍵を有線通信によって前記ｍ−１個の中継局から受信して前記ｎ個の秘密鍵を取得するとともに、前記ｎ個の秘密鍵に基づいて前記通信用秘密鍵を生成し、その生成した通信用秘密鍵を送信先の端末装置との間で共有している秘密鍵によって暗号化して前記送信先の端末装置へ送信し、
前記ｎ個の端末装置の各々は、前記秘密鍵によって暗号化された通信用秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して前記通信用秘密鍵を保持する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記中継局は、前記ｎ個の端末装置との間で無線通信を行なって前記ｎ個の秘密鍵を生成し、前記ｎ個の端末装置との間で前記ｎ個の秘密鍵を共有するｍ（ｍは２以上の自然数）個の中継局からなり、
前記ｍ個の中継局の各々は、他のｍ−１個の中継局が生成した秘密鍵を有線通信によって前記ｍ−１個の中継局から受信して前記ｎ個の秘密鍵を取得するとともに、送信先の端末装置以外のｎ−１個の端末装置との間で生成されたｎ−１個の秘密鍵を前記送信先の端末装置との間で共有する秘密鍵によって暗号化して前記送信先の端末装置へ送信し、
前記ｎ個の端末装置の各々は、前記秘密鍵によって暗号化されたｎ−１個の秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して前記ｎ−１個の秘密鍵を取得し、その取得したｎ−１個の秘密鍵と前記自己が保持する秘密鍵とに基づいて前記通信用秘密鍵を生成して保持する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
前記ｎ個の端末装置は、
前記中継局との間の無線通信により第１の秘密鍵を生成し、その生成した第１の秘密鍵を前記中継局と共有する第１の端末装置と、
前記中継局との間の無線通信により第２の秘密鍵を生成し、その生成した第２の秘密鍵を前記中継局と共有する第２の端末装置とを含み、
前記第１および第２の端末装置は、前記第１および第２の秘密鍵に基づいて生成された第３の秘密鍵を前記通信用秘密鍵として共有する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項７】
前記中継局は、前記第１および第２の秘密鍵に基づいて前記第３の秘密鍵を生成するとともに、前記生成した第３の秘密鍵を前記第１の秘密鍵によって暗号化して前記第１の端末装置へ送信し、前記生成した第３の秘密鍵を前記第２の秘密鍵によって暗号化して前記第２の端末装置へ送信し、
前記第１の端末装置は、前記中継局から受信した前記第１の秘密鍵によって暗号化された第３の秘密鍵を前記第１の秘密鍵によって復号して前記第３の秘密鍵を保持し、
前記第２の端末装置は、前記中継局から受信した前記第２の秘密鍵によって暗号化された第３の秘密鍵を前記第２の秘密鍵によって復号して前記第３の秘密鍵を保持する、請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記中継局は、前記第２の秘密鍵を前記第１の秘密鍵によって暗号化して前記第１の端末装置へ送信し、前記第１の秘密鍵を前記第２の秘密鍵によって暗号化して前記第２の端末装置へ送信し、
前記第１の端末装置は、前記中継局から受信した前記第１の秘密鍵によって暗号化された第２の秘密鍵を前記第１の秘密鍵によって復号して前記第２の秘密鍵を取得し、その取得した第２の秘密鍵と前記第１の秘密鍵とに基づいて前記第３の秘密鍵を生成し、
前記第２の端末装置は、前記中継局から受信した前記第２の秘密鍵によって暗号化された第１の秘密鍵を前記第２の秘密鍵によって復号して前記第１の秘密鍵を取得し、その取得した第１の秘密鍵と前記第２の秘密鍵とに基づいて前記第３の秘密鍵を生成する、請求項６に記載の通信システム。
【請求項９】
指向性を切換可能なアレーアンテナをさらに備え、
前記第１の端末装置は、前記アレーアンテナの指向性が第１の複数の指向性に切換えられたときに前記中継局から受信した第１の複数の電波強度に基づいて前記第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の端末装置は、前記アレーアンテナの指向性が第２の複数の指向性に切換えられたときに前記中継局から受信した第２の複数の電波強度に基づいて前記第２の秘密鍵を生成し、
前記中継局は、前記アレーアンテナの指向性が前記第１の複数の指向性に切換えられたときに前記第１の端末装置から受信した前記第１の複数の電波強度に基づいて前記第１の秘密鍵を生成し、前記アレーアンテナの指向性が前記第２の複数の指向性に切換えられたときに前記第２の端末装置から受信した前記第２の複数の電波強度に基づいて前記第２の秘密鍵を生成する、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記第１および第２の端末装置は、前記第３の秘密鍵を用いて相互に有線通信を行なう、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１】
ｎ（ｎは２以上の自然数）個の端末装置と、
前記ｎ個の端末装置の各々と無線通信を行なって各端末装置との間で１つの秘密鍵を生成すると共に、ｎ個の秘密鍵をそれぞれ前記ｎ個の端末装置と個別に共有する中継局とを備え、
前記ｎ個の端末装置は、前記ｎ個の秘密鍵に基づいて生成された通信用秘密鍵を共有する、通信システム。
【請求項２】
前記中継局は、前記ｎ個の秘密鍵に基づいて前記通信用秘密鍵を生成し、その生成した通信用秘密鍵を各端末装置との間で個別に共有している秘密鍵によって暗号化して各端末装置へ送信し、
前記ｎ個の端末装置の各々は、前記秘密鍵によって暗号化された通信用秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して前記通信用秘密鍵を保持する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項３】
前記中継局は、送信先の端末装置以外のｎ−１個の端末装置との間で共有するｎ−１個の秘密鍵を送信先の端末装置との間で個別に共有する秘密鍵によって暗号化して前記送信先の端末装置へ送信し、
前記ｎ個の端末装置の各々は、前記秘密鍵によって暗号化されたｎ−１個の秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して前記ｎ−１個の秘密鍵を取得し、その取得したｎ−１個の秘密鍵と前記自己が保持する秘密鍵とに基づいて前記通信用秘密鍵を生成して保持する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項４】
前記中継局は、前記ｎ個の端末装置との間で無線通信を行なって前記ｎ個の秘密鍵を生成し、前記ｎ個の端末装置との間で前記ｎ個の秘密鍵を共有するｍ（ｍは２以上の自然数）個の中継局からなり、
前記ｍ個の中継局の各々は、他のｍ−１個の中継局が生成した秘密鍵を有線通信によって前記ｍ−１個の中継局から受信して前記ｎ個の秘密鍵を取得するとともに、前記ｎ個の秘密鍵に基づいて前記通信用秘密鍵を生成し、その生成した通信用秘密鍵を送信先の端末装置との間で共有している秘密鍵によって暗号化して前記送信先の端末装置へ送信し、
前記ｎ個の端末装置の各々は、前記秘密鍵によって暗号化された通信用秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して前記通信用秘密鍵を保持する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項５】
前記中継局は、前記ｎ個の端末装置との間で無線通信を行なって前記ｎ個の秘密鍵を生成し、前記ｎ個の端末装置との間で前記ｎ個の秘密鍵を共有するｍ（ｍは２以上の自然数）個の中継局からなり、
前記ｍ個の中継局の各々は、他のｍ−１個の中継局が生成した秘密鍵を有線通信によって前記ｍ−１個の中継局から受信して前記ｎ個の秘密鍵を取得するとともに、送信先の端末装置以外のｎ−１個の端末装置との間で生成されたｎ−１個の秘密鍵を前記送信先の端末装置との間で共有する秘密鍵によって暗号化して前記送信先の端末装置へ送信し、
前記ｎ個の端末装置の各々は、前記秘密鍵によって暗号化されたｎ−１個の秘密鍵を自己が保持する秘密鍵によって復号して前記ｎ−１個の秘密鍵を取得し、その取得したｎ−１個の秘密鍵と前記自己が保持する秘密鍵とに基づいて前記通信用秘密鍵を生成して保持する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項６】
前記ｎ個の端末装置は、
前記中継局との間の無線通信により第１の秘密鍵を生成し、その生成した第１の秘密鍵を前記中継局と共有する第１の端末装置と、
前記中継局との間の無線通信により第２の秘密鍵を生成し、その生成した第２の秘密鍵を前記中継局と共有する第２の端末装置とを含み、
前記第１および第２の端末装置は、前記第１および第２の秘密鍵に基づいて生成された第３の秘密鍵を前記通信用秘密鍵として共有する、請求項１に記載の通信システム。
【請求項７】
前記中継局は、前記第１および第２の秘密鍵に基づいて前記第３の秘密鍵を生成するとともに、前記生成した第３の秘密鍵を前記第１の秘密鍵によって暗号化して前記第１の端末装置へ送信し、前記生成した第３の秘密鍵を前記第２の秘密鍵によって暗号化して前記第２の端末装置へ送信し、
前記第１の端末装置は、前記中継局から受信した前記第１の秘密鍵によって暗号化された第３の秘密鍵を前記第１の秘密鍵によって復号して前記第３の秘密鍵を保持し、
前記第２の端末装置は、前記中継局から受信した前記第２の秘密鍵によって暗号化された第３の秘密鍵を前記第２の秘密鍵によって復号して前記第３の秘密鍵を保持する、請求項６に記載の通信システム。
【請求項８】
前記中継局は、前記第２の秘密鍵を前記第１の秘密鍵によって暗号化して前記第１の端末装置へ送信し、前記第１の秘密鍵を前記第２の秘密鍵によって暗号化して前記第２の端末装置へ送信し、
前記第１の端末装置は、前記中継局から受信した前記第１の秘密鍵によって暗号化された第２の秘密鍵を前記第１の秘密鍵によって復号して前記第２の秘密鍵を取得し、その取得した第２の秘密鍵と前記第１の秘密鍵とに基づいて前記第３の秘密鍵を生成し、
前記第２の端末装置は、前記中継局から受信した前記第２の秘密鍵によって暗号化された第１の秘密鍵を前記第２の秘密鍵によって復号して前記第１の秘密鍵を取得し、その取得した第１の秘密鍵と前記第２の秘密鍵とに基づいて前記第３の秘密鍵を生成する、請求項６に記載の通信システム。
【請求項９】
指向性を切換可能なアレーアンテナをさらに備え、
前記第１の端末装置は、前記アレーアンテナの指向性が第１の複数の指向性に切換えられたときに前記中継局から受信した第１の複数の電波強度に基づいて前記第１の秘密鍵を生成し、
前記第２の端末装置は、前記アレーアンテナの指向性が第２の複数の指向性に切換えられたときに前記中継局から受信した第２の複数の電波強度に基づいて前記第２の秘密鍵を生成し、
前記中継局は、前記アレーアンテナの指向性が前記第１の複数の指向性に切換えられたときに前記第１の端末装置から受信した前記第１の複数の電波強度に基づいて前記第１の秘密鍵を生成し、前記アレーアンテナの指向性が前記第２の複数の指向性に切換えられたときに前記第２の端末装置から受信した前記第２の複数の電波強度に基づいて前記第２の秘密鍵を生成する、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の通信システム。
【請求項１０】
前記第１および第２の端末装置は、前記第３の秘密鍵を用いて相互に有線通信を行なう、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の通信システム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００６−４２１７４（Ｐ２００６−４２１７４Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２２０１１（Ｐ２００４−２２２０１１）
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度独立行政法人情報通信研究機構、研究テーマ「自律分散型無線ネットワークの研究開発」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０３０２７９３１）学校法人同志社 (346)
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１６年度独立行政法人情報通信研究機構、研究テーマ「自律分散型無線ネットワークの研究開発」に関する委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願
【出願人】（５０３０２７９３１）学校法人同志社 (346)
【出願人】（３９３０３１５８６）株式会社国際電気通信基礎技術研究所 (905)
【Ｆターム（参考）】
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