(57)【要約】【課題】機器を適切に管理できる機器識別装置を提供する。【解決手段】機器識別装置１００は、送信すべきデジタル信号に基づいて物理量Ｓ１０を生成する情報機器１０から物理量Ｓ１０を受信し、物理量Ｓ１０に基づいてデジタル信号を再生するデジタル信号処理部１３０と、物理量Ｓ１０からデジタル信号ＳＤ以外の情報である第１の特徴量Ｓ２２を抽出する特徴量抽出部１２０と、第１の特徴量Ｓ２２と、予め記憶した第２の特徴量（ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍ）とを比較することによって情報機器１０を識別する識別部１４０と、を有する。【選択図】図１
2020154351.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送信すべきデジタル信号に基づいて物理量を生成する情報機器から、前記物理量を受信し、前記物理量に基づいて前記デジタル信号を再生するデジタル信号処理部と、
前記物理量から前記デジタル信号以外の情報である第１の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、
前記第１の特徴量と、予め記憶した第２の特徴量とを比較することによって前記情報機器を識別する識別部と、を有する
ことを特徴とする機器識別装置。
【請求項２】
前記特徴量抽出部は、有線または無線の通信ネットワークを介して、前記物理量を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の機器識別装置。
【請求項３】
前記物理量は、前記通信ネットワークにおける電圧、電流、電界または磁界のうち何れかに関する量、若しくは、電圧、電流、電界または磁界のうち何れかに関する量を変換した量である
ことを特徴とする請求項２に記載の機器識別装置。
【請求項４】
前記第１の特徴量は、前記物理量に係る波形のレベルである波形レベル、前記波形の立ち上がり特性、前記波形の立ち下がり特性、前記波形の位相、前記波形の周波数スペクトラム、前記波形のウェーブレット、前記波形のノイズレベル、前記波形レベルの時間変化、前記立ち上がり特性の時間変化、前記立ち下がり特性の時間変化、前記位相の時間変化、前記周波数スペクトラムの時間変化、前記ウェーブレットの時間変化、または、前記ノイズレベルの時間変化を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の機器識別装置。
【請求項５】
前記デジタル信号処理部は、再生した前記デジタル信号の一部である所定区間の開始タイミングと終了タイミングとを検出する
ことを特徴とする請求項４に記載の機器識別装置。
【請求項６】
前記特徴量抽出部は、前記開始タイミングと前記終了タイミングとに基づいて、前記物理量のうち前記所定区間に対応する部分における前記第１の特徴量を抽出する
ことを特徴とする請求項５に記載の機器識別装置。
【請求項７】
前記識別部は、複数の前記情報機器を識別する識別情報と、複数の前記情報機器に対応する前記第２の特徴量と、を関連付けて記憶する
ことを特徴とする請求項１に記載の機器識別装置。
【請求項８】
所定のプローブ信号を前記情報機器に対して出力するプローブ信号生成部をさらに備え、
前記情報機器は、前記プローブ信号に応答して前記物理量を出力する
ことを特徴とする請求項１に記載の機器識別装置。
【請求項９】
コンピュータを、
送信すべきデジタル信号に基づいて物理量を生成する情報機器から、前記物理量を受信し、前記物理量に基づいて前記デジタル信号を再生するデジタル信号処理手段、
前記物理量から前記デジタル信号以外の情報である第１の特徴量を抽出する特徴量抽出手段、
前記第１の特徴量と、予め記憶した第２の特徴量とを比較することによって前記情報機器を識別する識別手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機器識別装置およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩｏＴ社会の進展に伴い、社会インフラ等の制御システムにも、多数のインテリジェント機器が有線／無線のネットワークに接続されつつある。しかし、その種のインテリジェント機器として、真正ではない機器がネットワークに接続されることがある。また、真正な機器であっても、例えば搭載ソフトウエアに対するアップデートやパッチが漏れている等、メンテナンスが不十分な機器も存在し得る。メンテナンスが不十分な機器は、サイバー攻撃の糸口になり易いため、この種の機器も規制できれば好ましい。この種の管理を行う一般的な手法は、ＤＰＩ（Deep Packet Inspection）を実行することであった。すなわち、管理対象となる機器が出力するパケットすなわちデジタル情報を、管理を行う機器が解析することであった。
【０００３】
また、下記特許文献１の要約書には、「デバイス固有情報生成出力装置１０は、固有情報の検出対象となる複数の回路を含むデバイス物理情報生成手段１１０と、各回路の物理特性を検出する上位回路検出部１２１と、第１の時刻において検出された物理特性の数値の順位からＭ個の回路を選択してグループを作成するグループ検出部１２２と、物理特性から第１の固有情報を生成する登録回路推定部１２３を有すると共に、グループ検出部が、第１の時刻より後の第２の時刻において検出された物理特性の順位からＭよりも多いＮ個の回路を選択し、登録回路推定部が、Ｎ個の回路の中から任意のＭ個の回路を選択してこの選択されたＭ個の回路についての物理特性から第２の固有情報を生成して第１の固有情報と比較する。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０８０９２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、機器のセキュリティ等の管理をデジタル情報のみに頼ると、デジタル情報が偽装された場合に適切な管理を行うことが難しくなる場合がある。また、特許文献１に記載された技術は、本来入出力するデジタル情報には関連しない物理量を入出力するため、通信ネットワークに適用しようとすると、トラフィック量が大きくなりすぎるという問題がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、機器を適切に管理できる機器識別装置および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】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明の機器識別装置は、送信すべきデジタル信号に基づいて物理量を生成する情報機器から、前記物理量を受信し、前記物理量に基づいて前記デジタル信号を再生するデジタル信号処理部と、前記物理量から前記デジタル信号以外の情報である第１の特徴量を抽出する特徴量抽出部と、前記第１の特徴量と、予め記憶した第２の特徴量とを比較することによって前記情報機器を識別する識別部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、機器を適切に管理できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による機器制御システムのブロック図である。
【図２】応答信号列および対応するデジタル信号の例を示す図である。
【図３】応答信号列およびプローブ信号列における通信フレームの一例を示す図である。
【図４】学習モード処理ルーチンのフローチャートである。
【図５】識別モード処理ルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の第２実施形態による機器制御システムのブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態による機器制御システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［第１実施形態］
〈第１実施形態の構成〉
図１は、本発明の第１実施形態による機器制御システム１のブロック図である。
図１において、機器制御システム１は、Ｍ台の情報機器１０−１〜１０−Ｍと、通信ネットワーク２０と、機器識別装置１００（コンピュータ）と、管理端末２００と、を備えている。なお、Ｍ台の情報機器１０−１〜１０−Ｍを総称して情報機器１０と呼ぶことがある。情報機器１０は、送信すべきデジタル信号に基づいて、電圧、電流等の物理量を生成する機器であり、例えばコンピュータやネットワーク機器等である。
【００１０】
機器識別装置１００は、情報機器１０−１〜１０−Ｍが真正な機器であるか否か、搭載ソフトウエアに対するアップデートやパッチが実行されているか否か等を識別するものである。機器識別装置１００および管理端末２００は、ネットワーク・インタフェース、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、Ａ／Ｄコンバータ等、一般的なコンピュータとしてのハードウエアを備えており、ＨＤＤには、ＯＳ（Operating System）、アプリケーションプログラム、各種データ等が格納されている。ＯＳおよびアプリケーションプログラムは、ＲＡＭに展開され、ＣＰＵによって実行される。図１において、機器識別装置１００の内部は、アプリケーションプログラム等によって実現される機能を、ブロックとして示している。
【００１１】
すなわち、機器識別装置１００は、プローブ信号生成部１１０と、特徴量抽出部１２０（特徴量抽出手段）と、デジタル信号処理部１３０（デジタル信号処理手段）と、識別部１４０（識別手段）と、を備えている。プローブ信号生成部１１０は、学習制御部１１１と、信号発生部１１２と、を備えている。また、特徴量抽出部１２０は、物理量計測部１２１と、特徴量解析部１２２と、を備えている。また、デジタル信号処理部１３０は、物理層インタフェース部１３１と、構造識別部１３２と、タイミング生成部１３３と、を備えている。
【００１２】
プローブ信号生成部１１０内の学習制御部１１１は、信号発生部１１２に対してプローブ信号出力指令Ｓ１１を出力する。このプローブ信号出力指令Ｓ１１は、識別対象とする情報機器１０−Ｋ（１≦Ｋ≦Ｍ）と、通信モードと、を指定して、プローブ信号の出力を指令するものである。一例として、通信ネットワーク２０がイーサネット（登録商標）である場合、学習制御部１１１は、ビットレートや二重化の方式等に応じて、「１０００Ｂａｓｅ−Ｔ  全２重」、「１０００Ｂａｓｅ−Ｔ  半２重」、「１００Ｂａｓｅ−Ｔ２  全２重」、「１００Ｂａｓｅ−ＴＸ  全２重」、「１００Ｂａｓｅ−Ｔ２  半２重」、「１００Ｂａｓｅ−Ｔ４  半２重」、「１００Ｂａｓｅ−ＴＸ  半２重」、「１０Ｂａｓｅ−Ｔ  全２重」、および「１０Ｂａｓｅ−Ｔ  半２重」のうち、何れかの通信モードを指定する。
【００１３】
情報機器１０−Ｋおよび機器識別装置１００がオートネゴシエーションに対応している場合には、学習制御部１１１は、複数回に渡って、通信モードが異なるプローブ信号出力指令Ｓ１１を出力する。信号発生部１１２は、プローブ信号出力指令Ｓ１１を受信すると、通信ネットワーク２０を介して、情報機器１０−Ｋに対して、所定の信号列であるプローブ信号列Ｓ１２（プローブ信号）を出力する。ここで、プローブ信号列Ｓ１２とは、識別対象とする情報機器１０−Ｋに対して応答を要求する信号である。
【００１４】
「プローブ信号列」という語句は、一般的なプロトコルにおける「プローブ信号」とほぼ同義である。但し、本実施形態においては、必要に応じて、所定の時間に渡って、または所定回数継続して、一般的なプロトコルにおけるプローブ信号を送信するため、「プローブ信号列」と称している。プローブ信号列Ｓ１２は、様々な情報機器１０が解釈・応答できるように、標準的な通信プロトコルに準拠したものが望ましい。例えば「ICMP echo request(ping)パケット」や、「TCP synパケット」等をプローブ信号列Ｓ１２として適用することが考えられるが、当然、これらに限定されるわけではない。
【００１５】
識別対象である情報機器１０−Ｋがプローブ信号列Ｓ１２を受信すると、情報機器１０−Ｋはプローブ信号列Ｓ１２を解釈し、プローブ信号列Ｓ１２に対応する応答信号列Ｓ１０（物理量）を機器識別装置１００に返信する。応答信号列Ｓ１０は、例えば「ICMP echo reply(ping応答)パケット」や、「TCP ackパケット」等である。ここで、応答信号列Ｓ１０は、例えば電圧信号等の物理量であり、デジタル信号に基づいて生成されたものである。
【００１６】
図２は、応答信号列Ｓ１０および対応するデジタル信号ＳＤの例を示す図である。
図２に示すデジタル信号ＳＤは、情報機器１０−１，１０−２が送信しようとするデジタル信号の例であり、所定周期で“１”または“０”の値になる二値信号である。また、応答信号列ＳＡ１は、デジタル信号ＳＤに対応して情報機器１０−１（図１参照）が出力する応答信号列Ｓ１０の例である。また、応答信号列ＳＡ２は、デジタル信号ＳＤに対応して情報機器１０−２が出力する応答信号列Ｓ１０の例である。応答信号列ＳＡ１，ＳＡ２は、共に方形波に近似した波形を有しているが、両者の立上り部分３０１，３０２において差異が生じている。すなわち、応答信号列ＳＡ１の立上り部分３０１においてはリンギングが生じており、応答信号列ＳＡ２の立上り部分３０２においてはリンギングが生じていない。このような相違は、例えば、情報機器１０−１，１０−２のプロトコル処理を行う回路や、送受信を行う回路に含まれる部品等に様々なバラツキが存在することによって生じる。また、情報機器１０−１，１０−２のプロトコル処理をソフトウェアで行う場合にも、当該ソフトウェアにおける処理の内容やタイミングの違いによって前記のような相違が生じることがある。
【００１７】
このように、情報機器１０−１，１０−２が同一のデジタル信号ＳＤを送信する場合であっても、応答信号列ＳＡ１，ＳＡ２は異なるため、応答信号列ＳＡ１，ＳＡ２の特徴を解析することによって情報機器１０−１，１０−２を識別することができる。機器識別装置１００は、このような原理によって、情報機器１０−１〜１０−Ｍを識別し、何れかの情報機器１０に代えて真正でない情報機器が通信ネットワーク２０に接続された場合等にその旨を検出する。また、情報機器１０−１，１０−２が真正な情報機器であったとしても、搭載ソフトウエアに対するアップデートやパッチ等が適切に実行されていなければ、その影響が応答信号列ＳＡ１，ＳＡ２の波形に現れる場合がある。本実施形態によれば、そのような状態も検出することができる。
【００１８】
上述した例において、応答信号列Ｓ１０は電圧信号であったが、電圧以外の物理量によって応答信号列Ｓ１０を形成してもよい。この物理量は、例えば電流である。また、通信ネットワーク２０が大気や光ファイバ等である場合、電波または光、すなわち電磁波によって応答信号列Ｓ１０を形成してもよい。電磁波は、電界と磁界の波であるから、この場合の物理量は、電界または磁界であると考えることができる。また、応答信号列Ｓ１０は、電圧、電流、電界または磁界の検出値に対して、フィルタリング処理、オーバーサンプリング等の信号処理を施した値であってもよい。従って、応答信号列Ｓ１０を形成する物理量は、電圧、電流、電界または磁界のうち何れかに関する量、またはこれらを変換した量になる。そして、図２に示した応答信号列ＳＡ１，ＳＡ２の例のように、何れの物理量を採用した場合においても、応答信号列Ｓ１０は、送信元の情報機器１０に応じた特徴を有するものと考えられる。
【００１９】
図１に戻り、機器識別装置１００における物理層インタフェース部１３１は、通信ネットワーク２０を介して、識別対象である情報機器１０−Ｋから応答信号列Ｓ１０を受信する。そして、物理層インタフェース部１３１は、受信した応答信号列Ｓ１０に基づいて、デジタル信号Ｓ３１を再生する。デジタル信号Ｓ３１は、特に通信エラーが無ければ、応答信号列Ｓ１０の元になったデジタル信号、例えば図２に示すデジタル信号ＳＤと一致する。従って、デジタル信号Ｓ３１は、デジタル信号ＳＤを再生した信号である。ここで、デジタル信号Ｓ３１は、所定のプロトコルに基づくフレーム構造を有している。構造識別部１３２は、デジタル信号Ｓ３１のフレーム構造を解析し、フレーム構造を表すフレーム構造情報Ｓ３２を出力する。
【００２０】
図３は、応答信号列Ｓ１０およびプローブ信号列Ｓ１２における通信フレームの一例を示す図である。より具体的には、図３は、通信ネットワーク２０がイーサネット上でＩＰプロトコルの通信を行う場合の通信フレームの一例を示している。
図３において通信フレーム２２０は、先頭から順次、イーサネット・ヘッダ部２３０と、ＩＰヘッダ部２４０と、ペイロード部２５０と、を有している。また、イーサネット・ヘッダ部２３０は、送信先アドレス部２３２と、送信元アドレス部２３４と、タイプコード部２３６（所定区間）と、を有している。
【００２１】
図１において、タイミング生成部１３３は、所定の「解析対象部分」における物理量データ列Ｓ２１を解析するように、特徴量解析部１２２に対して解析指令信号Ｓ３３を出力する。この「解析対象部分」として、例えば、図３に示すタイプコード部２３６を選択するとよい。換言すれば、タイミング生成部１３３は、解析対象部分であるタイプコード部２３６の開始タイミングと終了タイミングとを検出し、両タイミングの間の部分を「解析対象部分」として指定する。
【００２２】
タイプコード部２３６は、通信ネットワーク２０に採用されるプロトコルを示すものであり、例えばプロトコルがＩＰｖ４であれば「０８０６（１６進数）」、ＩＰｖ６であれば「８６ｄｄ（１６進数）」になる。この値は全ての情報機器１０−１〜１０−Ｍ（図１参照）に対して共通である。換言すれば、全ての情報機器１０−１〜１０−Ｍが出力する応答信号列Ｓ１０は、タイプコード部２３６においては、同一のビット列に基づいて生成されたものである。そのため、タイプコード部２３６においては、各応答信号列Ｓ１０の細かい相違を抽出しやすくなる。
【００２３】
図１に戻り、物理量計測部１２１は、電圧センサ（図示せず）等を備え、応答信号列Ｓ１０を計測し、その結果を物理量データ列Ｓ２１として出力する。物理量データ列Ｓ２１は、応答信号列Ｓ１０を所定のサンプリングレートで計測し、Ａ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）して得られるデータ列を指す。但し、物理量データ列Ｓ２１を得る際に、フィルタリング処理、オーバーサンプリング等の信号処理を適宜追加してもよい。
【００２４】
特徴量解析部１２２は、解析指令信号Ｓ３３によって解析が指令されると、物理量データ列Ｓ２１を解析し、物理量データ列Ｓ２１の特徴を表す特徴量データ列Ｓ２２（第１の特徴量）を出力する。ここで、特徴量データ列Ｓ２２は、物理量データ列Ｓ２１の特徴を表す量のデータ列である。例えば、特徴量データ列Ｓ２２として、以下に列挙する（ａ）〜（ｈ）のうち何れかを含むデータ列を適用することができる。
（ａ）波形レベル、
（ｂ）波形の立上り特性、
（ｃ）波形の立下り特性、
（ｄ）波形の位相、
（ｅ）波形の周波数スペクトラム、
（ｆ）波形のウェーブレット、
（ｇ）ノイズレベル、
（ｈ）（ａ）〜（ｇ）のうち何れかの時間変化。
【００２５】
デジタル信号処理部１３０におけるタイミング生成部１３３は、上述した解析指令信号Ｓ３３を出力するものである。すなわち、タイミング生成部１３３は、フレーム構造情報Ｓ３２に基づいて、所定の解析対象部分が応答信号列Ｓ１０に現れる期間を検出する。そして、タイミング生成部１３３は、解析対象部分における物理量データ列Ｓ２１を解析するように、特徴量解析部１２２に対して解析指令信号Ｓ３３を出力する。
【００２６】
また、構造識別部１３２は、応答信号列Ｓ１０を出力した情報機器１０を特定する識別情報Ｓ３４も出力する。この識別情報Ｓ３４は、例えば情報機器１０の機器を特定する情報であり、情報機器１０のＭＡＣアドレスを適用するとよい。但し、識別情報Ｓ３４はＭＡＣアドレスに限られるものではなく、メーカ名、型式、構成情報、シリアルナンバ等を組み合わせた情報であってもよい。識別部１４０は、各情報機器１０−１〜１０−Ｍの識別情報ＩＤ−１〜ＩＤ−Ｍと、基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍ（第２の特徴量）とを記憶している。そして、識別部１４０は、デジタル信号処理部１３０から識別情報Ｓ３４が供給されると、同一値の識別情報ＩＤ−Ｋ（但し、１≦Ｋ≦Ｍ）が存在するか否かを判定する。
【００２７】
識別情報Ｓ３４と同一値の識別情報ＩＤ−Ｋが存在しなければ、応答信号列Ｓ１０を出力した機器は、情報機器１０−１〜１０−Ｍのうち何れでもない機器である。当該機器は管理対象として想定していない機器であるため、識別部１４０はその旨を警告する識別結果情報Ｓ４３を管理端末２００に送信する。また、識別情報Ｓ３４と同一値の識別情報ＩＤ−Ｋが存在する場合、識別部１４０は、特徴量データ列Ｓ２２と、基準特徴量データ列ＦＶ−Ｋとの偏差が、所定の許容偏差内に収まっているか否かを判定する。
【００２８】
選択可能な全ての通信モードにおいて、偏差が許容偏差内に収まっていれば、識別部１４０は、応答信号列Ｓ１０を出力した機器が真正な情報機器１０−Ｋであると判定し、その旨を示す識別結果情報Ｓ４３を管理端末２００に送信する。一方、少なくとも一つの通信モードにおいて、偏差が許容偏差から外れていれば、識別部１４０は、応答信号列Ｓ１０を出力した機器が情報機器１０−Ｋを偽装した機器であると判定し、その旨を警告する識別結果情報Ｓ４３を管理端末２００に送信する。管理端末２００は、識別部１４０から警告を含む識別結果情報Ｓ４３を受信すると、その警告の内容をディスプレイ等に表示し、警告音を発音させる等の方法で警告内容をユーザに報知する。
【００２９】
機器識別装置１００は、学習モードおよび識別モードという動作モードを有している。学習モードとは、各情報機器１０−１〜１０−Ｍの上述した基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍを取得して識別部１４０に記憶させる動作モードである。また、識別モードとは、各情報機器１０−１〜１０−Ｍの基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍが既に識別部１４０に記憶されている場合に選択される動作モードである。すなわち、識別モードにおいては、上述したように、機器識別装置１００は、基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍに基づいて情報機器１０−１〜１０−Ｍが真正であるか否か等を識別する。
【００３０】
管理端末２００は、動作モードとして学習モードまたは識別モードの何れかを指定する動作モード指令信号Ｓ４２を機器識別装置１００に供給する。また、管理端末２００は、機器識別装置１００に対して学習モードを指定する場合には、管理端末２００は機器識別装置１００に識別情報通知信号Ｓ４４を送信する。この識別情報通知信号Ｓ４４は、情報機器１０−１〜１０−Ｍの識別情報ＩＤ−１〜ＩＤ−Ｍを通知するものである。機器識別装置１００は、識別情報通知信号Ｓ４４を受信すると、識別部１４０に識別情報ＩＤ−１〜ＩＤ−Ｍを記憶させる。
【００３１】
〈第１実施形態の動作〉
（学習モードの動作）
次に、本実施形態の動作を説明する。
まず、図１に示す機器制御システム１が新たに構築された場合、または機器制御システム１に変更が生じた場合、ユーザが管理端末２００において所定の操作を行うと、学習モードを指定する動作モード指令信号Ｓ４２が管理端末２００から機器識別装置１００に送信される。これにより、図４に示す処理が実行される。
【００３２】
図４は、本実施形態の学習モード処理ルーチンのフローチャートである。
図４において処理がステップＳ１０２に進むと、機器識別装置１００は、管理端末２００から情報機器１０−１〜１０−Ｍの識別情報ＩＤ−１〜ＩＤ−Ｍを取得し、これら識別情報ＩＤ−１〜ＩＤ−Ｍを識別部１４０に記憶される。
次に、処理がステップＳ１０４に進むと、プローブ信号生成部１１０がプローブ信号列Ｓ１２を出力する。すなわち、学習制御部１１１は識別対象とする情報機器１０−Ｋ（１≦Ｋ≦Ｍ）と、通信モードと、を指定するプローブ信号出力指令Ｓ１１を、信号発生部１１２に送信する。これに対応して、信号発生部１１２は、通信ネットワーク２０を介して、プローブ信号出力指令Ｓ１１に応じたプローブ信号列Ｓ１２を情報機器１０−Ｋに送信する。プローブ信号列Ｓ１２を受信した情報機器１０−Ｋは、機器識別装置１００に対して、応答信号列Ｓ１０を返信する。
【００３３】
次に、処理がステップＳ１０６に進むと、物理量計測部１２１および物理層インタフェース部１３１は、それぞれ、この応答信号列Ｓ１０を受信する。次に、ステップＳ１０８，Ｓ１１０の処理が並列に実行される。まず、ステップＳ１０８において、デジタル信号処理部１３０は、解析指令信号Ｓ３３を出力する。すなわち、物理層インタフェース部１３１は応答信号列Ｓ１０に基づいてデジタル信号Ｓ３１を出力し、構造識別部１３２は、デジタル信号Ｓ３１に基づいてフレーム構造情報Ｓ３２および識別情報Ｓ３４を出力し、タイミング生成部１３３はフレーム構造情報Ｓ３２に基づいて、解析指令信号Ｓ３３を出力する。
【００３４】
一方、ステップＳ１１０において、特徴量抽出部１２０は特徴量データ列Ｓ２２を出力する。すなわち、物理量計測部１２１は応答信号列Ｓ１０に基づいて物理量データ列Ｓ２１を出力する。そして、タイミング生成部１３３が解析指令信号Ｓ３３を出力すると、特徴量解析部１２２は、物理量データ列Ｓ２１に基づいて特徴量データ列Ｓ２２を生成する。
【００３５】
次に、処理がステップＳ１１２に進むと、識別部１４０は、識別情報Ｓ３４と、現在の通信モードと、に対応付けて、生成された特徴量データ列Ｓ２２を、基準特徴量データ列ＦＶ−Ｋとして記憶する。なお、識別情報Ｓ３４は、情報機器１０−Ｋに対応して識別部１４０に記憶されている識別情報ＩＤ−Ｋと同一である。これにより、情報機器１０−Ｋの識別情報ＩＤ−Ｋと、現在の通信モードと、基準特徴量データ列ＦＶ−Ｋとが識別部１４０内のデータベースにおいて対応付けられる。
【００３６】
次に、処理がステップＳ１１４に進むと、識別部１４０は、機器識別装置１００と情報機器１０−Ｋとの間で選択可能な全ての通信モードについて、識別部１４０に基準特徴量データ列ＦＶ−Ｋを記憶したか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ１０４に戻り、選択可能な新たな通信モードが選択され、ステップＳ１０４〜Ｓ１１４の処理が繰り返される。これにより、複数の通信モードが適用可能な場合には、これら複数の通信モードにおける基準特徴量データ列ＦＶ−Ｋを取得することができるため、より詳細な基準特徴量データ列ＦＶ−Ｋを得ることができる。
【００３７】
一方、選択可能な全ての通信モードについて、識別部１４０が基準特徴量データ列ＦＶ−Ｋを記憶した場合、ここで「Ｙｅｓ」と判定され処理はステップＳ１１６に進む。ステップＳ１１６において、識別部１４０は、識別対象となる全ての識別情報ＩＤ−１〜ＩＤ−Ｍについて、基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍを記憶済であるか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ１０４に戻り、新たな情報機器１０−Ｋについて、ステップＳ１０４〜Ｓ１１６の処理が繰り返される。そして、全ての識別情報ＩＤ−１〜ＩＤ−Ｍに対する基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍが識別部１４０に記憶されると、ステップＳ１１６において「Ｙｅｓ」と判定され、本ルーチンの処理が終了する。
【００３８】
（識別モードの動作）
基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍが識別部１４０に蓄積された後、ユーザが管理端末２００において所定の操作を行うと、識別モードを指定する動作モード指令信号Ｓ４２が管理端末２００から機器識別装置１００に送信される。また、通信ネットワーク２０のトラフィック量が所定値よりも小さい場合または所定時間毎に、管理端末２００が、識別モードを指定する動作モード指令信号Ｓ４２を、自動的に出力するようにしてもよい。識別モードが指定されると、機器識別装置１００において、図５に示す処理が実行される。
【００３９】
図５は、本実施形態の識別モード処理ルーチンのフローチャートである。
図５において処理がステップＳ２０２に進むと、上述したステップＳ１０４と同様に、プローブ信号生成部１１０がプローブ信号列Ｓ１２を出力する。そして、プローブ信号列Ｓ１２を受信した情報機器１０−Ｋは、機器識別装置１００に対して、応答信号列Ｓ１０を返信する。次に、処理がステップＳ２０４に進むと、上述したステップＳ１０６と同様に、物理量計測部１２１および物理層インタフェース部１３１は、それぞれ、この応答信号列Ｓ１０を受信する。
【００４０】
次に、上述したステップＳ１０８，Ｓ１１０と同様に、ステップＳ２０６，Ｓ２０８の処理が並列に実行される。すなわち、ステップＳ２０６において、デジタル信号処理部１３０は、所定のタイミングで解析指令信号Ｓ３３を出力する。一方、ステップＳ２０８において、特徴量抽出部１２０は特徴量データ列Ｓ２２を出力する。出力された特徴量データ列Ｓ２２は、識別部１４０に記憶される。
【００４１】
次に、処理がステップＳ２１０に進むと、識別部１４０は、機器識別装置１００と情報機器１０−Ｋとの間で選択可能な全ての通信モードについて、識別部１４０に特徴量データ列Ｓ２２を記憶したか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ２０２に戻り、選択可能な新たな通信モードが選択され、ステップＳ２０２〜Ｓ２１０の処理が繰り返される。これにより、複数の通信モードが適用可能な場合には、これら複数の通信モードにおける特徴量データ列Ｓ２２が識別部１４０に順次蓄積されてゆく。
【００４２】
選択可能な全ての通信モードについて識別部１４０が特徴量データ列Ｓ２２を記憶すると、ステップＳ２１０において「Ｙｅｓ」と判定され、処理はステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２では、識別部１４０は、選択可能な全ての通信モードにおいて、特徴量データ列Ｓ２２と、対応する基準特徴量データ列ＦＶ−Ｋとを比較し、両者の偏差が所定の許容偏差内に収まっているか否かを判定する。次に、処理がステップＳ２１４に進むと、ステップＳ２１２における比較結果に基づいて、識別部１４０は、管理端末２００に対して識別結果情報Ｓ４３を出力する。
【００４３】
すなわち、選択可能な全ての通信モードにおいて、特徴量データ列Ｓ２２と基準特徴量データ列ＦＶ−Ｋの偏差が許容偏差内に収まっていれば、識別部１４０は、応答信号列Ｓ１０を出力した機器が真正な情報機器１０−Ｋであると判定し、その旨を示す識別結果情報Ｓ４３を管理端末２００に送信する。一方、少なくとも一つの通信モードにおいて、偏差が許容偏差から外れていれば、識別部１４０は、応答信号列Ｓ１０を出力した機器は情報機器１０−Ｋを偽装した機器であると判定し、その旨を警告する識別結果情報Ｓ４３を管理端末２００に送信する。
【００４４】
次に、処理がステップＳ２１６に進むと、識別部１４０は、全ての情報機器１０−１〜１０−Ｍについて、識別結果情報Ｓ４３が出力済であるか否かを判定する。ここで「Ｎｏ」と判定されると、処理はステップＳ２０２に戻り、新たな情報機器１０−Ｋについて、ステップＳ２０２〜Ｓ２１６の処理が繰り返される。そして、ステップＳ２１６において「Ｙｅｓ」と判定されると、本ルーチンの処理が終了する。
以上の処理が終了した段階では、各情報機器１０−１〜１０−Ｍの全ての識別結果情報Ｓ４３が、識別部１４０から管理端末２００に出力されている。
【００４５】
〈第１実施形態の効果〉
以上のように本実施形態の機器識別装置（１００）は、物理量（Ｓ１０）からデジタル信号（ＳＤ）以外の情報である第１の特徴量（Ｓ２２）を抽出する特徴量抽出部（１２０）と、第１の特徴量（Ｓ２２）と、予め記憶した第２の特徴量（ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍ）とを比較することによって情報機器（１０）を識別する識別部（１４０）と、を有する。
これにより、デジタル信号（ＳＤ）を偽装された場合等においても、機器を適切に管理できる。
【００４６】
また、特徴量抽出部（１２０）は、有線または無線の通信ネットワーク（２０）を介して、物理量（Ｓ１０）を取得する。これにより、機器識別装置（１００）は、通信ネットワーク（２０）に接続された多種多様な情報機器（１０）を管理することができる。
また、物理量（Ｓ１０）は、通信ネットワーク（２０）における電圧、電流、電界または磁界のうち何れかに関する量、若しくは、電圧、電流、電界または磁界のうち何れかに関する量を変換した量である。電圧、電流、電界または磁界は、多くの情報機器（１０）において物理量（Ｓ１０）として現れ易いため、これによって機器識別装置（１００）の汎用性を高めることができる。
【００４７】
また、第１の特徴量（Ｓ２２）は、物理量（Ｓ１０）に係る波形のレベルである波形レベル、波形の立ち上がり特性、波形の立ち下がり特性、波形の位相、波形の周波数スペクトラム、波形のウェーブレット、波形のノイズレベル、波形レベルの時間変化、立ち上がり特性の時間変化、立ち下がり特性の時間変化、位相の時間変化、周波数スペクトラムの時間変化、ウェーブレットの時間変化、または、ノイズレベルの時間変化を含む。これにより、物理量（Ｓ１０）を出力した情報機器（１０）を特定しやすくなる。
【００４８】
また、デジタル信号処理部（１３０）は、再生したデジタル信号の一部である所定区間（２３６）の開始タイミングと終了タイミングとを検出する。そして、特徴量抽出部（１２０）は、開始タイミングと終了タイミングとに基づいて、物理量（Ｓ１０）のうち所定区間（２３６）に対応する部分における第１の特徴量（Ｓ２２）を抽出する。これにより、適切な区間を所定区間（２３６）として定めると、適切な第１の特徴量（Ｓ２２）を取得することができる。
【００４９】
また、識別部（１４０）は、複数の情報機器（１０）を識別する識別情報（ＩＤ−１〜ＩＤ−Ｍ）と、複数の情報機器（１０）に対応する第２の特徴量（ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍ）と、を関連付けて記憶する。これにより、識別情報（ＩＤ−１〜ＩＤ−Ｍ）と、第２の特徴量（ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍ）との関係を明確にすることができる。
【００５０】
また、機器識別装置（１００）は、所定のプローブ信号（Ｓ１２）を情報機器（１０）に対して出力するプローブ信号生成部（１１０）をさらに備え、情報機器（１０）は、プローブ信号（Ｓ１２）に応答して物理量（Ｓ１０）を出力する。このように、情報機器（１０）にプローブ信号（Ｓ１２）を出力することにより、所望のタイミングで物理量（Ｓ１０）を出力させることができる。
【００５１】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態による機器識別システムの構成を説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図６は、本発明の第２実施形態による機器制御システム２のブロック図である。
機器制御システム２は、第１実施形態の機器識別システム１（図１参照）と同様に、機器識別装置１００と、管理端末２００と、を備えている。さらに、機器制御システム２は、Ｍ台の情報機器１２−１〜１２−Ｍと、送受信機１５０と、を備えている。なお、Ｍ台の情報機器１２−１〜１２−Ｍを総称して情報機器１２と呼ぶことがある。
【００５２】
情報機器１２は、送信すべきデジタル信号に基づいて電波を送信し、また電波を受信して復調する機能を有している。従って、情報機器１２が出力する物理量は、電界または磁界であると考えることができる。送受信機１５０は、送信部１５１と、送信アンテナ１５２と、受信アンテナ１５３と、ＲＦアンプ１５４と、を備えている。
【００５３】
送信部１５１は、プローブ信号生成部１１０から供給されたプローブ信号列Ｓ１２を変調し、送信信号Ｓ５１を出力する。送信アンテナ１５２は、情報機器１２−１〜１２−Ｍに向けて、送信信号Ｓ５１を電波として放射する。受信アンテナ１５３は、情報機器１２−１〜１２−Ｍから送信された電波を受信し、受信信号Ｓ５３を出力する。ＲＦアンプ１５４は、受信信号Ｓ５３を増幅し、応答信号列Ｓ１０として出力する。
【００５４】
本実施形態における物理量計測部１２１は、応答信号列Ｓ１０に基づいて、受信信号Ｓ５３のキャリア周波数のゆらぎ幅、受信した電波の偏波面の回転速度、スプリアス強度等を検出し、その結果を物理量データ列Ｓ２１として出力する。上述したキャリア周波数のゆらぎ幅、受信した電波の偏波面の回転速度、スプリアス強度等は、何れも電界または磁界のうち何れかに関する量、またはこれらを変換した量である。上述した以外の本実施形態の構成および動作は、第１実施形態のものと同様である。
【００５５】
情報機器１２におけるキャリア周波数のゆらぎ幅、電波の偏波面の回転速度、スプリアス強度等は、部品のバラツキ等によって微妙に異なり、各々の情報機器１２−１〜１２−Ｍの特徴が現れる。この特徴は特徴量データ列Ｓ２２として現れるため、物理量データ列Ｓ２１によって情報機器１２−１〜１２−Ｍを識別することができ、これらが真正な機器であるか否かを判別することができる。
以上のように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏し、さらに、キャリア周波数のゆらぎ幅、電波の偏波面の回転速度、スプリアス強度等に基づいて情報機器１２を認識できるという効果を奏する。
【００５６】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態による機器識別システムの構成を説明する。なお、以下の説明において、第１実施形態の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
図７は、本発明の第３実施形態による機器制御システム３のブロック図である。
機器制御システム３は、第１実施形態の機器識別システム１（図１参照）と同様に、機器識別装置１００と、管理端末２００と、Ｍ台の情報機器１０−１〜１０−Ｍと、通信ネットワーク２０と、を備えている。さらに、機器制御システム３は、ゲートウェイ１６２を備えている。
【００５７】
ゲートウェイ１６２は、インターネット等のＷＡＮ１６０と、通信ネットワーク２０とに接続され、両者間の通信を仲介する。また、ＷＡＮ１６０には、情報機器１０−１〜１０−Ｍが設置したサーバ機１６４が接続されている。サーバ機１６４は、ＷＡＮ１６０、ゲートウェイ１６２および通信ネットワーク２０を介して、機器識別装置１００と通信可能になっている。
【００５８】
サーバ機１６４は、情報機器１０−１〜１０−Ｍのメーカーが管理するサーバ機である。サーバ機１６４には、情報機器１０−１〜１０−Ｍの制御プログラム等のアップデートプログラムやパッチデータ等がアップロードされる。ここで、暗号化されていないアップデートプログラムやパッチデータ等をメーカーがサーバ機１６４にアップロードすることも考えらえる。しかし、その場合、アップデートプログラムやパッチデータ等が第三者によって改変され、情報機器１０−１〜１０−Ｍにバックドア等が仕掛けられる可能性が生じる。
【００５９】
そこで、本実施形態において、メーカーは、サーバ機１６４にアップロードするアップデートプログラムやパッチデータ等を事前に暗号化することとしている。暗号化装置１６６は、このアップデートプログラムやパッチデータ等を暗号化する装置であり、機器識別装置１００と同様に構成されている。情報機器１０−１〜１０−Ｍのメーカーは、情報機器１０−１〜１０−Ｍを製造した後、機器識別装置１００と同様の手順で情報機器１０−１〜１０−Ｍの基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍを取得する。そして、暗号化装置１６６は、基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍに基づいて情報機器１０−１〜１０−Ｍに対応するＭ個の暗号化キーを生成する。
【００６０】
そして、暗号化装置１６６は、このアップデートプログラムやパッチデータ等を、対応する暗号化キーによって暗号化し、サーバ機１６４にアップロードする。情報機器１０−１〜１０−Ｍは、メーカーによって製造された後、流通経路を経てユーザに納品され、ユーザによって、図７に示すように、通信ネットワーク２０に接続される。但し、この時点では、情報機器１０−１〜１０−Ｍの制御プログラム等は最新の状態ではない可能性が高い。
【００６１】
本実施形態においては、第１実施形態と同様に情報機器１０−１〜１０−Ｍの基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍが識別部１４０に記憶される。その後、機器識別装置１００は、基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍに基づいて、情報機器１０−１〜１０−Ｍに対応するＭ個の暗号化キーを生成する。これらの暗号化キーは、暗号化装置１６６において生成された暗号化キーと同一になる。
【００６２】
そこで、ユーザは、サーバ機１６４から暗号化されたアップデートプログラムやパッチデータ等の最新版をダウンロードする。次に、機器識別装置１００において生成した暗号化キーによって、アップデートプログラムやパッチデータ等を復号化する。そして復号化したアップデートプログラムやパッチデータ等によって、情報機器１０−１〜１０−Ｍの制御プログラム等を最新の状態にアップデートする。このアップデート作業は、機器識別装置１００のバッチ処理によって、自動的に行うことが好ましい。
【００６３】
このように、本実施形態によれば、メーカーは、暗号化されたアップデートプログラムやパッチデータ等をサーバ機１６４にアップロードし、ユーザは、基準特徴量データ列ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍに基づいて同一の暗号化キーを得てアップデートプログラムやパッチデータ等を復号化することができる。これにより、メーカーとユーザとの間で個別の取決め等が無かったとしても、メーカーとユーザとの間でセキュアな通信を実現することができる。
【００６４】
［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について削除し、もしくは他の構成の追加・置換をすることが可能である。また、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
【００６５】
（１）上記実施形態における機器識別装置１００のハードウエアは一般的なコンピュータによって実現できるため、図４、図５に示したフローチャートに係るプログラム等を記憶媒体に格納し、または伝送路を介して頒布してもよい。
【００６６】
（２）図４、図５に示した処理は、上記実施形態ではプログラムを用いたソフトウエア的な処理として説明したが、その一部または全部をＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit；特定用途向けＩＣ)、あるいはＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)等を用いたハードウエア的な処理に置き換えてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１０−１〜１０−Ｍ  情報機器
１２−１〜１２−Ｍ  情報機器
２０  通信ネットワーク
１００  機器識別装置（コンピュータ）
１１０  プローブ信号生成部
１２０  特徴量抽出部（特徴量抽出手段）
１３０  デジタル信号処理部（デジタル信号処理手段）
１４０  識別部（識別手段）
２３６  タイプコード部（所定区間）
ＦＶ−１〜ＦＶ−Ｍ  基準特徴量データ列（第２の特徴量）
ＩＤ−１〜ＩＤ−Ｍ  識別情報
Ｓ１０  応答信号列（物理量）
Ｓ１２  プローブ信号列（プローブ信号）
Ｓ２２  特徴量データ列（第１の特徴量）
ＳＤ  デジタル信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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