(57)【要約】  本発明は、暗号鍵の更新による暗号鍵の不整合が発生している間にデータを受信しても、受信データを復号化することができる無線通信装置、およびその暗号鍵更新方法に関する。無線通信装置は、暗号鍵を用いて送信データを暗号化する暗号化部と、暗号鍵を用いて受信データを復号化する復号化部と、新たな暗号鍵を生成し、暗号化部および復号化部で用いる暗号鍵を新たな暗号鍵に更新する鍵交換部と、更新前の暗号鍵を保存する鍵保存部とを備える。復号化部は、更新した新たな暗号鍵を用いて受信データを復号化できないときは、鍵保存部が保存する古い暗号鍵を用いて受信データを復号化する。
2008096396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他の通信装置に送信する送信データを、前記他の通信装置と共有する暗号鍵を用いて暗号化する暗号化手段と、
前記他の通信装置から受信した受信データを、前記暗号鍵を用いて復号化する復号化手段と、
前記他の通信装置と共有する新たな暗号鍵を生成し、前記暗号化手段および前記復号化手段で用いる前記暗号鍵を前記新たな暗号鍵に更新する鍵交換手段と、
前記鍵交換手段が前記暗号鍵を更新したときに、前記更新前の前記暗号鍵を保存する鍵保存手段と、
を有し、
前記復号化手段は、更新した前記新たな暗号鍵を用いて前記受信データを復号化できないときは、前記鍵保存手段が保存する前記暗号鍵を用いて当該受信データを復号化する、
無線通信装置。
【請求項２】
前記鍵交換手段は、前記新たな暗号鍵を生成する場合に、鍵更新開始通知を前記暗号化手段および前記復号化手段に通知し、前記通知から所定の時間が経過した場合に、鍵更新終了通知を前記暗号化手段または前記復号化手段に通知する、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記復号化手段は、前記鍵更新開始通知を受けてから前記鍵更新終了通知を受けるまでの間に、更新した前記新たな暗号鍵を用いて前記受信データを復号化できないときは、前記鍵保存手段が保存する前記暗号鍵を用いて当該受信データを復号化する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記復号化手段は、前記鍵更新開始通知を受けてから前記鍵更新終了通知を受けるまでの間に、前記鍵保存手段が保存する前記暗号鍵で前記受信データを復号化できないときは、当該受信データを廃棄する、
請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記鍵保存手段は、さらに、前記鍵交換手段が前記鍵更新終了通知を前記復号化手段に通知したときに、保存している前記暗号鍵を廃棄する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記鍵交換手段は、前記鍵更新終了通知を前記暗号化手段に通知したときに、前記暗号化手段で用いる前記暗号鍵を前記新たな暗号鍵に更新する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記鍵交換手段は、前記他の通信装置と４ウェイハンドシェイクを行うことにより前記新たな暗号鍵を生成する、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項８】
第１の無線通信装置に送信する送信データを、前記第１の無線通信装置と共有する暗号鍵を用いて暗号化するとともに、前記第１の無線通信装置から受信した受信データを、前記暗号鍵を用いて復号化する第２の無線通信装置における暗号鍵更新方法であって、
前記第２の無線通信装置が、前記第１の無線通信装置と共有する新たな暗号鍵を生成するステップと、
前記第２の無線通信装置が、前記暗号鍵を前記新たな暗号鍵に更新するステップと、
前記第２の無線通信装置が、前記更新前の前記暗号鍵を保存するステップと、
を有する、暗号鍵更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗号鍵を更新する無線通信装置およびその暗号鍵更新方法に関し、例えば４ウェイハンドシェイクにより暗号鍵を更新する移動通信端末装置および無線基地局、ならびにその暗号鍵更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、IEEE802.11i準拠の無線ＬＡＮにおける暗号鍵の更新方式として、非特許文献１に示される４ウェイハンドシェイク（4-Way Handshake）が一般的となっている。この方式はWi-Fi Allianceでも採用されており、ＷＰＡ／ＷＰＡ２対応の移動通信端末装置および無線基地局は４ウェイハンドシェイク機能を搭載している。【０００３】
図１は、移動通信端末装置および無線基地局が４ウェイハンドシェイクにより暗号鍵（ＰＴＫ；Pairwise Transient Key）を更新する手順を示す制御シーケンス図である。移動通信端末装置および無線基地局は、暗号鍵を生成する素材となるＰＭＫ（Pairwise Master Key）を共有しているものとする（ステップＳ０）。【０００４】
まず、無線基地局は、ＡＮｏｎｃｅ（Authenticator Nonce）と呼ばれる乱数を生成し（ステップＳ１）、生成したＡＮｏｎｃｅを移動通信端末装置に送信する（ステップＳ２）。ＡＮｏｎｃｅを受信した移動通信端末装置は、ＳＮｏｎｃｅ（Supplicant Nonce）と呼ばれる乱数を生成する（ステップＳ３）。次いで、移動通信端末装置は、生成したＳＮｏｎｃｅ、受信したＡＮｏｎｃｅおよび保有するＰＭＫからＰＴＫを生成し（ステップＳ４）、生成したＳＮｏｎｃｅを無線基地局に送信する（ステップＳ５）。ＳＮｏｎｃｅを受信した無線基地局は、生成したＡＮｏｎｃｅ、受信したＳＮｏｎｃｅおよび保有するＰＭＫからＰＴＫを生成し（ステップＳ６）、ＰＴＫ導入の確認のメッセージを移動通信端末装置に送信する（ステップＳ７）。確認のメッセージを受信した移動通信端末装置は、ＰＴＫ導入の確認のメッセージを無線基地局に送信し（ステップＳ８）、生成したＰＴＫを導入する（ステップＳ９）。確認のメッセージを受信した無線基地局は、生成したＰＴＫを導入する（ステップＳ１０）。以上の手順により、移動通信端末装置および無線基地局は、それぞれが保有する暗号鍵（ＰＴＫ）を共通の新しい暗号鍵（ＰＴＫ）に更新することができる。【０００５】
しかしながら、４ウェイハンドシェイクによる暗号鍵の更新方式には、暗号鍵の不整合が一時的に発生するという問題がある。【０００６】
すなわち、図１において、移動通信端末装置はステップＳ９で新しい暗号鍵を導入するのに対し、無線基地局はステップＳ１０で新しい暗号鍵を導入する。したがって、ステップＳ９からステップＳ１０までの間（図１のＰＴＫ導入タイムラグ）は、移動通信端末装置は新しい暗号鍵を用いて暗号化または復号化するのに対し、無線基地局は古い暗号鍵を用いて暗号化または復号化するのである。【０００７】
このＰＴＫ導入タイムラグの間に、無線基地局が古い暗号鍵で暗号化したデータを移動通信端末装置に送信すると、移動通信端末装置は、受信した暗号化データを新しい暗号鍵で復号化しようとするため、復号化することができない。移動通信端末装置は、受信した暗号化データを復号化することができない場合、セキュリティ攻撃を受けたと判断し、無線基地局との接続を切断してしまうことがある。また、移動通信端末装置では、音声や映像などのリアルタイムトラフィックに途切れが生じてしまい、ユーザに対するノイズが発生する可能性がある。このような問題は、セキュリティ保全のために暗号鍵の更新間隔を短く設定している企業のネットワークなどにおいて頻繁に発生すると考えられる。【０００８】
上記問題点を解決する方式として、ＩＰＳｅｃ（IP Security Protocol）で用いられる非特許文献２記載の方式がある。この方式では、暗号化通信を行う装置は、暗号鍵を更新する際に、それまでに使用していた古い暗号鍵を用いる暗号化伝送路に加えて、新たな暗号鍵を用いる暗号化伝送路をさらに確立する。このように、暗号化通信を行う装置は、古い暗号鍵を用いる暗号化伝送路と新しい暗号鍵を用いる暗号化伝送路とを一時的に同時に確立することで、暗号鍵の不整合に対応することができる。しかし、非特許文献２記載の方式は、伝送路を多重化しうるＩＰ通信（レイヤ３）には有効であるが、伝送路を多重化することができない無線ＬＡＮ（レイヤ２）には適用することができない。【０００９】
また、非同期通信システムにおいて、受信データにエラーが発生したときのクライアント処理方法として、特許文献１記載の方法がある。この方法では、クライアント装置は、受信データに順序違いエラーが発生したことを検出すると、正しい順序のデータを受信するべく所定の時間待機する。これにより、クライアント装置は、受信データに順序違いエラーが発生したときでもクライアントアプリケーションの誤動作を防ぐことができる。しかし、特許文献１には、受信データに復号化エラーが発生したときのクライアント処理方法については開示されていない。
【特許文献１】特開２００３−２０４３３２号公報
【非特許文献１】IEEE802.11i-2004, p.85-92, "8.5.3 4-Way Handshake".
【非特許文献２】RFC2401 "Security Architecture for the Internet Protocol"
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、従来の４ウェイハンドシェイクによる暗号鍵の更新方式には、暗号鍵の不整合が発生している間にデータの送受信が行われると、データを受信した装置は受信データを復号化することができないという問題がある。【００１１】
本発明の目的は、暗号鍵の不整合が発生している間にデータを受信しても、受信データを復号化することができる無線通信装置、およびその暗号鍵更新方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の無線通信装置は、他の通信装置に送信する送信データを前記他の通信装置と共有する暗号鍵を用いて暗号化する暗号化手段と、前記他の通信装置から受信した受信データを前記暗号鍵を用いて復号化する復号化手段と、前記他の通信装置と共有する新たな暗号鍵を生成し、前記暗号化手段および前記復号化手段で用いる前記暗号鍵を前記新たな暗号鍵に更新する鍵交換手段と、前記鍵交換手段が前記暗号鍵を更新したときに前記更新前の前記暗号鍵を保存する鍵保存手段とを有し、前記復号化手段は更新した前記新たな暗号鍵を用いて前記受信データを復号化できないときは前記鍵保存手段が保存する前記暗号鍵を用いて当該受信データを復号化する。【００１３】
本発明の暗号鍵更新方法は、第２の無線通信装置に送信する送信データを前記第２の無線通信装置と共有する暗号鍵を用いて暗号化するとともに、前記第２の無線通信装置から受信した受信データを前記暗号鍵を用いて復号化する第１の無線通信装置における暗号鍵更新方法であって、前記第２の無線通信装置と共有する新たな暗号鍵を生成するステップと、前記暗号鍵を前記新たな暗号鍵に更新する更新ステップと、前記更新ステップまでに用いていた前記暗号鍵を保存するステップとを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、暗号鍵の更新において、それまで使用していた古い暗号鍵を廃棄せずに保存するので、暗号鍵の不整合が発生している間にデータを受信しても古い暗号鍵を用いて受信データを復号化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】４ウェイハンドシェイクにより暗号鍵を更新する従来の手順を示す制御シーケンス図
【図２】本発明の実施の形態１の無線通信装置（移動通信端末装置および無線基地局）の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１の無線通信装置（移動通信端末装置および無線基地局）が暗号鍵を更新する際の手順を示す制御シーケンス図
【図４】本発明の実施の形態２の無線通信装置（移動通信端末装置および無線基地局）の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態２の無線通信装置（移動通信端末装置および無線基地局）が暗号鍵を更新する際の手順を示す制御シーケンス図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。【００１７】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の無線通信装置は、無線ＬＡＮを構成する移動通信端末装置１００および無線基地局２００にそれぞれ適用した例である。【００１８】
移動通信端末装置１００は、鍵更新管理部１１０、鍵交換部１２０、暗号化部１３０、復号化部１４０および鍵保存部１５０を備えて構成される。【００１９】
鍵更新管理部１１０は、暗号化部１３０および復号化部１４０が有する暗号鍵の寿命を管理する。鍵更新管理部１１０は、これらの暗号鍵の寿命が満了したことを検出したときは、鍵交換部１２０に対して暗号鍵の更新を指示する。【００２０】
鍵交換部１２０は、鍵更新管理部１１０から暗号鍵の更新を指示されたとき、または無線基地局２００から暗号鍵を生成するための乱数（ＡＮｏｎｃｅ）を受信したとき、暗号鍵の更新を開始することを伝える鍵更新開始通知を暗号化部１３０および復号化部１４０に送り、その後無線基地局２００との間で４ウェイハンドシェイクを行うことにより暗号鍵を生成する。鍵交換部１２０は、４ウェイハンドシェイクを終えた後、新しい暗号鍵を暗号化部１３０および復号化部１４０に通知し、新しい鍵に更新させる。また、鍵交換部１２０は、鍵更新開始通知を送ってから所定の時間が経過した時に、所定の時間が経過したことを伝える鍵更新終了通知を暗号化部１３０および復号化部１４０に送る。鍵更新開始通知を送ってから鍵更新終了通知を送るまでの所定の時間は、任意に設定することができるが、自装置（移動通信端末装置１００）および相手装置（無線基地局２００）が暗号鍵を導入するのに十分な時間であることが好ましい。これにより、鍵交換部１２０は、両装置が暗号鍵を導入し終えてから鍵更新終了通知を復号化部１４０に送ることができる。【００２１】
暗号化部１３０は、暗号鍵を保有しており、ユーザデータを暗号鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを無線基地局２００に送信する。暗号化部１３０は、鍵交換部１２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、それまで使用していた古い暗号鍵を通知された新しい暗号鍵に更新する。【００２２】
復号化部１４０は、暗号鍵を保有しており、無線基地局２００から送信された暗号化データを暗号鍵を用いて復号化してユーザデータを生成する。復号化部１４０は、鍵交換部１２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、それまで使用していた古い暗号鍵を新しい暗号鍵に更新するとともに、古い暗号鍵を鍵保存部１５０に保存する。復号化部１４０は、常に自身が保有する最新の暗号鍵を用いて復号化を行うが、暗号鍵が合わずに復号化できないときは、鍵保存部１５０に保存した古い暗号鍵を用いて復号化を試みる。さらに、復号化部１４０は、暗号鍵の更新を行っている間（鍵更新開始通知を受けた時から鍵更新終了通知を受ける時までの間）に、古い暗号鍵を用いても復号化できないときは、復号化できない暗号化データを廃棄する。復号化部１４０は、鍵交換部１２０から鍵更新終了通知を受けたときは、鍵保存部１５０に対して保存した古い暗号鍵の廃棄を指示する。【００２３】
鍵保存部１５０は、復号化部１４０により古い暗号鍵の保存を指示されたときは、通知された古い暗号鍵を保存する。また、鍵保存部１５０は、復号化部１４０により古い暗号鍵の廃棄を指示されたときは、保存していた古い暗号鍵を廃棄する。【００２４】
無線基地局２００は、鍵更新管理部２１０、鍵交換部２２０、暗号化部２３０、復号化部２４０および鍵保存部２５０を備えて構成される。【００２５】
鍵更新管理部２１０は、暗号化部２３０および復号化部２４０が有する暗号鍵の寿命を管理する。鍵更新管理部２１０は、これらの暗号鍵の寿命が満了したことを検出したときは、鍵交換部２２０に対して暗号鍵の更新を指示する。【００２６】
鍵交換部２２０は、鍵更新管理部２１０から暗号鍵の更新を指示されたとき、または移動通信端末装置１００から暗号鍵の更新のための乱数（ＳＮｏｎｃｅ）を受信したとき、鍵更新開始通知を暗号化部２３０および復号化部２４０に送り、その後移動通信端末装置１００との間で４ウェイハンドシェイクを行うことにより暗号鍵を生成する。鍵交換部２２０は、４ウェイハンドシェイクを終えた後、新しい暗号鍵を暗号化部２３０および復号化部２４０に通知し、新しい鍵に更新させる。また、鍵交換部２２０は、暗号化部２３０および復号化部２４０に鍵更新開始通知を送ってから所定の時間が経過した時に、鍵更新終了通知を暗号化部２３０および復号化部２４０に送る。鍵更新開始通知を送ってから鍵更新終了通知を送るまでの所定の時間は、任意に設定することができるが、自装置（無線基地局２００）および相手装置（移動通信端末装置１００）が暗号鍵を導入するのに十分な時間であることが好ましい。これにより、鍵交換部２２０は、両装置が暗号鍵を導入し終えてから鍵更新終了通知を復号化部２４０に送ることができる。【００２７】
暗号化部２３０は、暗号鍵を保有しており、ユーザデータを暗号鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを移動通信端末装置１００に送信する。暗号化部２３０は、鍵交換部２２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、それまで使用していた古い暗号鍵を通知された新しい暗号鍵に更新する。【００２８】
復号化部２４０は、暗号鍵を保有しており、移動通信端末装置１００から送信された暗号化データを暗号鍵を用いて復号化してユーザデータを生成する。復号化部２４０は、鍵交換部２２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、それまで使用していた古い暗号鍵を新しい暗号鍵に更新するとともに、古い暗号鍵を鍵保存部２５０に保存する。復号化部２４０は、常に自身が保有する最新の暗号鍵を用いて復号化を行うが、暗号鍵が合わずに復号化できないときは、鍵保存部２５０に保存した古い暗号鍵を用いて復号化を試みる。さらに、復号化部２４０は、暗号鍵の更新を行っている間（鍵更新開始通知を受けた時から鍵更新終了通知を受ける時までの間）に、古い暗号鍵を用いても復号化できないときは、復号化できない暗号化データを廃棄する。復号化部２４０は、鍵交換部２２０から鍵更新終了通知を受けたときは、鍵保存部２５０に対して保存した古い暗号鍵の廃棄を指示する。【００２９】
鍵保存部２５０は、復号化部２４０により古い暗号鍵の保存を指示されたときは、通知された古い暗号鍵を保存する。また、鍵保存部２５０は、復号化部２４０により古い暗号鍵の廃棄を指示されたときは、保存していた古い暗号鍵を廃棄する。【００３０】
以下、上述のように構成された移動通信端末装置１００および無線基地局２００の動作を説明する。【００３１】
図３は、移動通信端末装置１００と無線基地局２００との間で暗号鍵の更新を行うときの移動通信端末装置１００および無線基地局２００の動作を示す制御シーケンス図である。図３では、移動通信端末装置１００および無線基地局２００が暗号鍵としてＰＴＫを更新する例を示し、暗号鍵の不整合が発生している間に無線基地局２００が移動通信端末装置１００に暗号化データを送信する例を示す。なお、移動通信端末装置１００および無線基地局２００は、ＰＴＫを生成する素材となるＰＭＫを共有しているものとする。【００３２】
まず、無線基地局２００では、鍵更新管理部２１０が、ＰＴＫの寿命が満了したことを検出し、鍵交換部２２０に鍵更新開始指示を送る（ステップＳ１）。鍵更新開始指示を受け取った鍵交換部２２０は、鍵更新開始通知を暗号化部２３０および復号化部２４０（図示しない）に送る（ステップＳ２）。次いで、鍵交換部２２０は、ＡＮｏｎｃｅを生成し、生成したＡＮｏｎｃｅを移動通信端末装置１００の鍵交換部１２０に送信する（ステップＳ３）。【００３３】
移動通信端末装置１００では、ＡＮｏｎｃｅを受信した鍵交換部１２０が、鍵更新開始通知を暗号化部１３０（図示しない）および復号化部１４０に送り（ステップＳ４）、ＳＮｏｎｃｅを生成する。次いで、鍵交換部１２０は、生成したＳＮｏｎｃｅ、受信したＡＮｏｎｃｅおよび保有するＰＭＫからＰＴＫを生成し、生成したＳＮｏｎｃｅを無線基地局２００の鍵交換部２２０に送信する（ステップＳ５）。【００３４】
無線基地局２００では、ＳＮｏｎｃｅを受信した鍵交換部２２０が、生成したＡＮｏｎｃｅ、受信したＳＮｏｎｃｅおよび保有するＰＭＫからＰＴＫを生成し、ＰＴＫ導入の確認のメッセージを移動通信端末装置１００の鍵交換部１２０に送信する（ステップＳ６）。【００３５】
移動通信端末装置１００では、確認のメッセージを受信した鍵交換部１２０が、ＰＴＫ導入の確認のメッセージを無線基地局に送信する（ステップＳ７）。次いで、鍵交換部１２０は、生成したＰＴＫ（以下「新鍵」という）を暗号化部１３０（図示しない）および復号化部１４０に通知する（ステップＳ８）。新鍵を通知された暗号化部１３０（図示しない）および復号化部１４０は、それぞれが保有するＰＴＫを新鍵に更新する（ステップＳ９）。このとき、復号化部１４０は、それまで保有していたＰＴＫ（以下「旧鍵」という）を鍵保存部１５０に保存する（ステップＳ１０）。【００３６】
無線基地局２００でも同様に、確認のメッセージを受信した鍵交換部２２０は、新鍵を暗号化部２３０および復号化部２４０（図示しない）に通知する（ステップＳ１１）。新鍵を通知された暗号化部２３０および復号化部２４０（図示しない）は、それぞれが保有するＰＴＫを新鍵に更新する（ステップＳ１２）。このとき、復号化部２４０は、旧鍵を鍵保存部２５０に保存する（図示しない）。【００３７】
上記ステップＳ１からステップＳ１２までの処理により、移動通信端末装置１００および無線基地局２００は、それぞれ暗号鍵を新鍵に更新することができるが、上記ステップＳ９からステップＳ１２までの間は、移動通信端末装置１００と無線基地局２００との間で暗号鍵の不整合が発生する。すなわち、上記ステップＳ９からステップＳ１２までの間、移動通信端末装置１００では、暗号化部１３０および復号化部１４０が新鍵の更新を終えているが、無線基地局２００では、暗号化部２３０および復号化部２４０は新鍵の更新を終えていない。図３では、この暗号鍵の不整合が発生している間（ステップＳ９からステップＳ１２までの間）に、無線基地局２００が移動通信端末装置１００に暗号化データを送信する場合の例を示す。【００３８】
暗号鍵の不整合が発生している間（ステップＳ９からステップＳ１２までの間）に、無線基地局２００では、暗号化部２３０が、ユーザデータを旧鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを移動通信端末装置１００の復号化部１４０に送信する（ステップＳ１３）。【００３９】
移動通信端末装置１００では、復号化部１４０が新鍵を用いて受信した暗号化データの復号化を試みるが、暗号化データは旧鍵を用いて暗号化されているため、復号エラーが発生する（ステップＳ１４）。復号エラーが発生すると、復号化部１４０は、ステップＳ１０で鍵保存部１５０に保存した旧鍵を取得するために、鍵保存部１５０に旧鍵取得依頼を送る（ステップＳ１５）。旧鍵取得依頼を受け取った鍵保存部１５０は、保存している旧鍵を復号化部１４０に通知する（ステップＳ１６）。復号化部１４０は、通知された旧鍵を用いることで、ステップＳ１３で受信した暗号化データを復号化することができる（ステップＳ１７）。復号化されたユーザデータは、図示しない上位層へ渡される（ステップＳ１８）。なお、ステップＳ１７で、旧鍵を用いても暗号化データを復号化できない場合は、復号化部１４０は、切断処理を行わずに、復号化できない暗号化データを廃棄する。【００４０】
移動通信端末装置１００では、鍵交換部１２０が鍵更新開始通知を暗号化部１３０および復号化部１４０に送ってから所定の時間が経過すると、鍵交換部１２０は、所定の時間が経過したことを検出し（ステップＳ１９）、暗号化部１３０（図示しない）および復号化部１４０に鍵更新終了通知を送る（ステップＳ２０）。鍵更新終了通知を受け取った復号化部１４０は、鍵保存部１５０に保存していた旧鍵を廃棄する（ステップＳ２１）。【００４１】
無線基地局２００でも同様に、鍵交換部２２０が鍵更新開始通知を暗号化部２３０および復号化部２４０に送ってから所定の時間が経過すると、鍵交換部２２０は、所定の時間が経過したことを検出し（ステップＳ２２）、暗号化部２３０および復号化部２４０（図示しない）に鍵更新終了通知を送る（ステップＳ２３）。鍵更新終了通知を受け取った復号化部２４０は、鍵保存部２５０に保存していた旧鍵を廃棄する（図示しない）。【００４２】
以上の手順により、移動通信端末装置１００は、暗号鍵の不整合が発生している間でも、下り方向に送信された暗号化データを復号化することができる。【００４３】
以上説明したように、実施の形態１に係る無線通信装置は、暗号鍵を更新する際にそれまで使用していた古い暗号鍵を鍵保存部に保存することにより、暗号鍵の不整合が生じている間に送信されたデータも保存した古い暗号鍵を用いて復号化することができるので、音声や動画などのリアルタイムトラフィックにおける途切れを低減することができ、それによりユーザに対するノイズを低減することができる。【００４４】
また、実施の形態１に係る無線通信装置は、暗号鍵の更新を行っている間に、鍵保存部が保存する古い暗号鍵を用いても受信データを復号化できないときは、通信相手の装置との接続を維持しつつ、その受信データを廃棄する。これにより、実施の形態１に係る無線通信装置は、暗号鍵の更新による復号化エラーが発生しても、通信相手の装置との接続を維持することができる。【００４５】
（実施の形態２）
実施の形態１では、暗号鍵の不整合が発生している間に、無線基地局が暗号化データを移動通信端末装置に送信する例を示した（下り方向のデータ送信）。実施の形態２では、暗号鍵の不整合が発生している間に、移動通信端末装置が暗号化データを無線基地局に送信する例（上り方向のデータ送信）を示す。【００４６】
図４は、本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る移動通信端末装置および無線基地局と同じ構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。【００４７】
移動通信端末装置３００は、鍵更新管理部１１０、鍵交換部１２０、暗号化部３１０、復号化部１４０および鍵保存部３２０を備えて構成される。【００４８】
暗号化部３１０は、実施の形態１の暗号化部１３０と同様に、ユーザデータを暗号鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを無線基地局４００に送信する。暗号化部３１０は、鍵交換部１２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、通知された新しい暗号鍵を鍵保存部３２０に保存し、鍵交換部１２０から鍵更新終了通知を受けたときに、それまで使用していた古い暗号鍵を鍵保存部３２０に保存した新しい暗号鍵に更新する。すなわち、暗号化部３１０は、鍵交換部１２０から鍵更新終了通知を受けるまでは、古い暗号鍵を用いてユーザデータの暗号化を行う。【００４９】
鍵保存部３２０は、実施の形態１の鍵保存部１５０が有する機能に加え、暗号化部３１０により新しい暗号鍵の保存を指示されたときは、通知された新しい暗号鍵を保存する。鍵保存部３２０は、新しい暗号鍵を暗号化部３１０に通知したときに、この鍵を廃棄してもよいが、廃棄しなくてもよい。【００５０】
無線基地局４００は、鍵更新管理部２１０、鍵交換部２２０、暗号化部４１０、復号化部２４０および鍵保存部４２０を備えて構成される。【００５１】
暗号化部４１０は、実施の形態１の暗号化部２３０と同様に、ユーザデータを暗号鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを移動通信端末装置３００に送信する。暗号化部４１０は、鍵交換部２２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、通知された新しい暗号鍵を鍵保存部４２０に保存し、鍵交換部２２０から鍵更新終了通知を受けたときに、それまで使用していた古い暗号鍵を鍵保存部４２０に保存した新しい暗号鍵に更新する。すなわち、暗号化部４１０は、鍵交換部２２０から鍵更新終了通知を受けるまでは、古い暗号鍵を用いてユーザデータの暗号化を行う。【００５２】
鍵保存部４２０は、実施の形態１の鍵保存部２５０が有する機能に加え、暗号化部４１０により新しい暗号鍵の保存を指示されたときは、通知された新しい暗号鍵を保存する。鍵保存部４２０は、新しい暗号鍵を暗号化部４１０に通知したときに、この鍵を廃棄してもよいが、廃棄しなくてもよい。【００５３】
以下、上述のように構成された移動通信端末装置３００および無線基地局４００の動作を説明する。【００５４】
図５は、移動通信端末装置３００と無線基地局４００との間で暗号鍵の更新を行うときの移動通信端末装置３００および無線基地局４００の動作を示す制御シーケンス図である。ここでは、移動通信端末装置３００および無線基地局４００が暗号鍵としてＰＴＫを更新する例を示し、移動通信端末装置３００が無線基地局４００に暗号化データを送信する例を示す。なお、移動通信端末装置３００および無線基地局４００は、ＰＭＫを共有しているものとする。【００５５】
ステップＳ３１からステップＳ３７までの各ステップは、図３のステップＳ１からステップＳ７と同様である。すなわち、まず、無線基地局４００の鍵更新管理部２１０が、ＰＴＫの寿命が満了したことを検出し、鍵交換部２２０に鍵更新開始指示を送る（ステップＳ３１）。鍵更新開始指示を受け取った鍵交換部２２０は、移動通信端末装置３００の鍵交換部１２０との間で４ウェイハンドシェイクを行い、鍵交換部２２０および鍵交換部１２０は、それぞれＰＴＫを生成する（ステップＳ３２〜Ｓ３７）。【００５６】
次に、移動通信端末装置３００では、鍵交換部１２０が、生成したＰＴＫ（新鍵）を暗号化部３１０および復号化部１４０（図示しない）に通知する（ステップＳ３８）。新鍵を通知された復号化部１４０は、図３のステップＳ９と同様に、保有するＰＴＫを新鍵に更新し、それまで保有していたＰＴＫ（旧鍵）を鍵保存部３２０に保存する（図示しない）。一方、新鍵を通知された暗号化部３１０は、保有するＰＴＫを新鍵に更新せずに、通知された新鍵をそのまま鍵保存部３２０に保存する（ステップＳ３９）。【００５７】
無線基地局４００でも同様に、鍵交換部２２０は、新鍵を暗号化部４１０（図示しない）および復号化部２４０に通知する（ステップＳ４０）。新鍵を通知された復号化部２４０は、保有するＰＴＫを新鍵に更新し（ステップＳ４１）、旧鍵を鍵保存部４２０に保存する（ステップＳ４２）。一方、新鍵を通知された暗号化部４１０は、保有するＰＴＫを新鍵に更新せずに、通知された新鍵をそのまま鍵保存部４２０に保存する（図示しない）。【００５８】
このように、ステップＳ４１を終えると、暗号化部３１０，４１０は旧鍵を保有した状態（鍵更新前の状態）となり、復号化部１４０，２４０は新鍵を保有した状態（鍵更新後の状態）となる。この状態では、無線基地局４００が移動通信端末装置３００に暗号化データを送信する場合、および移動通信端末装置３００が無線基地局４００に暗号化データを送信する場合のいずれの場合も、暗号鍵の不整合が発生することになる。すなわち、無線基地局４００が移動通信端末装置３００に暗号化データを送信する場合は、無線基地局４００の暗号化部４１０は旧鍵でユーザデータを暗号化し、移動通信端末装置３００の復号化部１４０は新鍵で暗号化データを復号化するので、暗号鍵の不整合が発生する。同様に、移動通信端末装置３００が無線基地局４００に暗号化データを送信する場合も、移動通信端末装置３００の暗号化部３１０は旧鍵でユーザデータを暗号化し、無線基地局４００の復号化部２４０は旧鍵で復号化するので、暗号鍵の不整合が発生する。図５では、この暗号鍵の不整合が発生している間（ステップＳ４１から後述するステップＳ５３までの間）に、移動通信端末装置３００が無線基地局４００に暗号化データを送信する場合の例を示す。【００５９】
暗号鍵の不整合が発生している間に、移動通信端末装置３００では、暗号化部３１０が、ユーザデータを旧鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを無線基地局４００の復号化部２４０に送信する（ステップＳ４３）。【００６０】
無線基地局４００では、復号化部２４０が新鍵を用いて受信した暗号化データの復号化を試みるが、暗号化データは旧鍵を用いて暗号化されているため、復号エラーが発生する（ステップＳ４４）。復号エラーが発生すると、復号化部２４０は、ステップＳ４２で鍵保存部４２０に保存した旧鍵を取得するために、鍵保存部４２０に旧鍵取得依頼を送る（ステップＳ４５）。旧鍵取得依頼を受け取った鍵保存部４２０は、保存している旧鍵を復号化部２４０に通知する（ステップＳ４６）。復号化部２４０は、通知された旧鍵を用いることで、ステップＳ４３で受信した暗号化データを復号化することができる（ステップＳ４７）。復号化されたユーザデータは、図示しない上位層へ渡される（ステップＳ４８）。なお、ステップＳ４７で、旧鍵を用いても暗号化データを復号化できない場合は、復号化部２４０は、切断処理を行わずに、復号化できない暗号化データを廃棄する。【００６１】
移動通信端末装置３００では、鍵交換部１２０が鍵更新開始通知を暗号化部３１０および復号化部１４０に送ってから所定の時間が経過すると、鍵交換部１２０は、所定の時間が経過したことを検出し（ステップＳ４９）、暗号化部３１０および復号化部１４０に鍵更新終了通知を送る（ステップＳ５０）。鍵更新終了通知を受け取った暗号化部３１０は、ステップＳ３９で鍵保存部３２０に保存した新鍵を取得するために、鍵保存部３２０に新鍵取得依頼を送る（ステップＳ５１）。新鍵取得依頼を受け取った鍵保存部３２０は、保存している新鍵を暗号化部３１０に通知する（ステップＳ５２）。新鍵を通知された暗号化部３１０は、保有するＰＴＫを新鍵に更新する（ステップＳ５３）。一方、鍵更新終了通知を受け取った復号化部１４０は、鍵保存部３２０に保存していた旧鍵を廃棄する（図示しない）。【００６２】
無線基地局４００でも同様に、鍵交換部２２０が鍵更新開始通知を暗号化部４１０および復号化部２４０に送ってから所定の時間が経過すると、鍵交換部２２０は、所定の時間が経過したことを検出し（ステップＳ５４）、暗号化部４１０および復号化部２４０に鍵更新終了通知を送る（ステップ５５）。鍵更新終了通知を受け取った暗号化部４１０は、鍵保存部４２０に新鍵取得依頼を送る。新鍵取得依頼を受け取った鍵保存部４２０は、保存している新鍵を暗号化部４１０に通知する。新鍵を通知された暗号化部４１０は、保有するＰＴＫを新鍵に更新する（図示しない）。一方、鍵更新終了通知を受け取った復号化部２４０は、鍵保存部４２０に保存していた旧鍵を廃棄する（ステップＳ５６）。なお、無線基地局４００から４ウェイハンドシェイクを開始する場合は、移動通信端末装置３００の鍵交換部１２０が鍵更新終了通知を送った後に（ステップＳ５０）、無線基地局４００の鍵交換部２２０が鍵更新終了通知を送ることができるように（ステップＳ５５）、鍵交換部１２０，２２０のタイマ（所定の時間）を設定することが好ましい。移動通信端末装置３００の鍵交換部１２０が鍵更新終了通知を送る前に、無線基地局４００の鍵交換部２２０が鍵更新終了通知を送ると、無線基地局４００の復号化部２４０が暗号化データを複合化できなくなる可能性があるためである。【００６３】
以上の手順により、移動通信端末装置３００および無線基地局４００は、暗号鍵の不整合が発生している間に、下り方向に送信された暗号化データだけでなく上り方向に送信された暗号化データも復号化することができる。【００６４】
なお、上記ステップＳ３８からステップＳ４１までの間は、移動通信端末装置３００の暗号化部３１０、ならびに無線基地局４００の暗号化部４１０および復号化部２４０は、旧鍵を保有した状態（鍵更新前の状態）となり、移動通信端末装置３００の復号化部１４０のみが新鍵を保有した状態（鍵更新後の状態）となる。この状態では、無線基地局４００が移動通信端末装置３００に暗号化データを送信する場合にのみ、暗号鍵の不整合が発生する。この場合、移動通信端末装置３００の復号化部１４０は、実施の形態１と同様に、鍵保存部４２０に保存した旧鍵を用いることで復号化することができる（図３のステップＳ１４〜Ｓ１７参照）。【００６５】
以上説明したように、実施の形態２では、暗号鍵の更新を行っている間は、新しい暗号鍵を生成した後も古い暗号鍵を用いてユーザデータを暗号化するようにした。これにより、実施の形態２に係る無線通信装置は、実施の形態１の効果に加え、暗号鍵の不整合が生じている間に、暗号鍵を先に生成した無線通信装置（図５の移動通信端末装置）が暗号鍵を後に生成した無線通信装置（図５の無線基地局）に暗号化データを送信する場合でも、データを復号化することができる。【００６６】
なお、上記各実施の形態では、本発明を無線ＬＡＮに適用した例について説明したが、本発明は、無線ＬＡＮに限らず、非同期無線通信方式により暗号鍵を更新するシステムに適用することができる。【００６７】
また、上記各実施の形態では、無線基地局から４ウェイハンドシェイクによる暗号鍵の更新を開始する例について説明したが、移動通信端末装置から４ウェイハンドシェイクによる暗号鍵の更新を開始するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の無線通信装置および暗号鍵更新方法は、無線ＬＡＮなどの非同期無線通信方式において装置間で暗号鍵を更新するのに有用である。
【図１】
2008096396.tif 000003
【図２】
2008096396.tif 000004
【図３】
2008096396.tif 000005
【図４】
2008096396.tif 000006
【図５】
2008096396.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成19年6月1日(2007.6.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のタイミングで暗号鍵を更新する鍵交換手段と、
前記鍵交換手段が前記暗号鍵を更新したときに、更新前の暗号鍵を保存する鍵保存手段と、
最新の暗号鍵を用いて受信データを復号化し、復号化エラーが発生した場合には前記鍵保存手段が保存する暗号鍵を用いて当該受信データを復号化する復号化手段と、
を有する無線通信装置。
【請求項２】
前記鍵交換手段は、前記暗号鍵を更新する場合に、鍵更新開始通知を前記復号化手段に送り、前記通知から所定の時間が経過した場合に、鍵更新終了通知を前記復号化手段に送る、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記復号化手段は、前記鍵更新開始通知を受けてから前記鍵更新終了通知を受けるまでの間に、前記最新の暗号鍵を用いて前記受信データを復号化できないときは、前記鍵保存手段が保存する前記暗号鍵を用いて当該受信データを復号化する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記復号化手段は、前記鍵更新開始通知を受けてから前記鍵更新終了通知を受けるまでの間に、前記鍵保存手段が保存する前記暗号鍵で前記受信データを復号化できないときは、当該受信データを廃棄する、
請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記鍵保存手段は、さらに、前記鍵交換手段が前記鍵更新終了通知を前記復号化手段に送ったときに、保存している前記暗号鍵を廃棄する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項６】
暗号鍵を用いて送信データを暗号化する暗号化手段をさらに有し、
前記鍵交換手段は、前記鍵更新終了通知をさらに前記暗号化手段に送り、
前記暗号化手段は、前記鍵更新終了通知を受けた場合に、前記最新の暗号鍵を用いて暗号化する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記鍵交換手段は、他の通信装置と４ウェイハンドシェイクを行うことにより暗号鍵を生成する、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項８】
所定のタイミングで暗号鍵を更新するステップと、
更新前の暗号鍵を保存するステップと、
最新の暗号鍵を用いて受信データを復号化するステップと、
復号化エラーが発生した場合には保存した前記更新前の暗号鍵を用いて当該受信データを復号化するステップと、
を有する、復号化方法。
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のタイミングで暗号鍵を更新する鍵交換手段と、
前記鍵交換手段が前記暗号鍵を更新したときに、更新前の暗号鍵を保存する鍵保存手段と、
最新の暗号鍵を用いて受信データを復号化し、復号化エラーが発生した場合には前記鍵保存手段が保存する暗号鍵を用いて当該受信データを復号化する復号化手段と、
を有する無線通信装置。
【請求項２】
前記鍵交換手段は、前記暗号鍵を更新する場合に、鍵更新開始通知を前記復号化手段に送り、前記通知から所定の時間が経過した場合に、鍵更新終了通知を前記復号化手段に送る、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記復号化手段は、前記鍵更新開始通知を受けてから前記鍵更新終了通知を受けるまでの間に、前記最新の暗号鍵を用いて前記受信データを復号化できないときは、前記鍵保存手段が保存する前記暗号鍵を用いて当該受信データを復号化する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記復号化手段は、前記鍵更新開始通知を受けてから前記鍵更新終了通知を受けるまでの間に、前記鍵保存手段が保存する前記暗号鍵で前記受信データを復号化できないときは、当該受信データを廃棄する、
請求項３記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記鍵保存手段は、さらに、前記鍵交換手段が前記鍵更新終了通知を前記復号化手段に送ったときに、保存している前記暗号鍵を廃棄する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項６】
暗号鍵を用いて送信データを暗号化する暗号化手段をさらに有し、
前記鍵交換手段は、前記鍵更新終了通知をさらに前記暗号化手段に送り、
前記暗号化手段は、前記鍵更新終了通知を受けた場合に、前記最新の暗号鍵を用いて暗号化する、
請求項２記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記鍵交換手段は、他の通信装置と４ウェイハンドシェイクを行うことにより暗号鍵を生成する、
請求項１記載の無線通信装置。
【請求項８】
所定のタイミングで暗号鍵を更新するステップと、
更新前の暗号鍵を保存するステップと、
最新の暗号鍵を用いて受信データを復号化するステップと、
復号化エラーが発生した場合には保存した前記更新前の暗号鍵を用いて当該受信データを復号化するステップと、
を有する、復号化方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、暗号鍵を更新する無線通信装置およびその暗号鍵更新方法に関し、例えば４ウェイハンドシェイクにより暗号鍵を更新する移動通信端末装置および無線基地局、ならびにその暗号鍵更新方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、IEEE802.11i準拠の無線ＬＡＮにおける暗号鍵の更新方式として、非特許文献１に示される４ウェイハンドシェイク（4-Way Handshake）が一般的となっている。この方式はWi-Fi Allianceでも採用されており、ＷＰＡ／ＷＰＡ２対応の移動通信端末装置および無線基地局は４ウェイハンドシェイク機能を搭載している。
【０００３】
図１は、移動通信端末装置および無線基地局が４ウェイハンドシェイクにより暗号鍵（ＰＴＫ；Pairwise Transient Key）を更新する手順を示す制御シーケンス図である。移動通信端末装置および無線基地局は、暗号鍵を生成する素材となるＰＭＫ（Pairwise Master Key）を共有しているものとする（ステップＳ０）。
【０００４】
まず、無線基地局は、ＡＮｏｎｃｅ（Authenticator Nonce）と呼ばれる乱数を生成し（ステップＳ１）、生成したＡＮｏｎｃｅを移動通信端末装置に送信する（ステップＳ２）。ＡＮｏｎｃｅを受信した移動通信端末装置は、ＳＮｏｎｃｅ（Supplicant Nonce）と呼ばれる乱数を生成する（ステップＳ３）。次いで、移動通信端末装置は、生成したＳＮｏｎｃｅ、受信したＡＮｏｎｃｅおよび保有するＰＭＫからＰＴＫを生成し（ステップＳ４）、生成したＳＮｏｎｃｅを無線基地局に送信する（ステップＳ５）。ＳＮｏｎｃｅを受信した無線基地局は、生成したＡＮｏｎｃｅ、受信したＳＮｏｎｃｅおよび保有するＰＭＫからＰＴＫを生成し（ステップＳ６）、ＰＴＫ導入の確認のメッセージを移動通信端末装置に送信する（ステップＳ７）。確認のメッセージを受信した移動通信端末装置は、ＰＴＫ導入の確認のメッセージを無線基地局に送信し（ステップＳ８）、生成したＰＴＫを導入する（ステップＳ９）。確認のメッセージを受信した無線基地局は、生成したＰＴＫを導入する（ステップＳ１０）。以上の手順により、移動通信端末装置および無線基地局は、それぞれが保有する暗号鍵（ＰＴＫ）を共通の新しい暗号鍵（ＰＴＫ）に更新することができる。
【０００５】
しかしながら、４ウェイハンドシェイクによる暗号鍵の更新方式には、暗号鍵の不整合が一時的に発生するという問題がある。
【０００６】
すなわち、図１において、移動通信端末装置はステップＳ９で新しい暗号鍵を導入するのに対し、無線基地局はステップＳ１０で新しい暗号鍵を導入する。したがって、ステップＳ９からステップＳ１０までの間（図１のＰＴＫ導入タイムラグ）は、移動通信端末装置は新しい暗号鍵を用いて暗号化または復号化するのに対し、無線基地局は古い暗号鍵を用いて暗号化または復号化するのである。
【０００７】
このＰＴＫ導入タイムラグの間に、無線基地局が古い暗号鍵で暗号化したデータを移動通信端末装置に送信すると、移動通信端末装置は、受信した暗号化データを新しい暗号鍵で復号化しようとするため、復号化することができない。移動通信端末装置は、受信した暗号化データを復号化することができない場合、セキュリティ攻撃を受けたと判断し、無線基地局との接続を切断してしまうことがある。また、移動通信端末装置では、音声や映像などのリアルタイムトラフィックに途切れが生じてしまい、ユーザに対するノイズが発生する可能性がある。このような問題は、セキュリティ保全のために暗号鍵の更新間隔を短く設定している企業のネットワークなどにおいて頻繁に発生すると考えられる。
【０００８】
上記問題点を解決する方式として、ＩＰＳｅｃ（IP Security Protocol）で用いられる非特許文献２記載の方式がある。この方式では、暗号化通信を行う装置は、暗号鍵を更新する際に、それまでに使用していた古い暗号鍵を用いる暗号化伝送路に加えて、新たな暗号鍵を用いる暗号化伝送路をさらに確立する。このように、暗号化通信を行う装置は、古い暗号鍵を用いる暗号化伝送路と新しい暗号鍵を用いる暗号化伝送路とを一時的に同時に確立することで、暗号鍵の不整合に対応することができる。しかし、非特許文献２記載の方式は、伝送路を多重化しうるＩＰ通信（レイヤ３）には有効であるが、伝送路を多重化することができない無線ＬＡＮ（レイヤ２）には適用することができない。
【０００９】
また、非同期通信システムにおいて、受信データにエラーが発生したときのクライアント処理方法として、特許文献１記載の方法がある。この方法では、クライアント装置は、受信データに順序違いエラーが発生したことを検出すると、正しい順序のデータを受信するべく所定の時間待機する。これにより、クライアント装置は、受信データに順序違いエラーが発生したときでもクライアントアプリケーションの誤動作を防ぐことができる。しかし、特許文献１には、受信データに復号化エラーが発生したときのクライアント処理方法については開示されていない。
【特許文献１】特開２００３−２０４３３２号公報
【非特許文献１】IEEE802.11i-2004, p.85-92, "8.5.3 4-Way Handshake".
【非特許文献２】RFC2401 "Security Architecture for the Internet Protocol"
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記のように、従来の４ウェイハンドシェイクによる暗号鍵の更新方式には、暗号鍵の不整合が発生している間にデータの送受信が行われると、データを受信した装置は受信データを復号化することができないという問題がある。
【００１１】
本発明の目的は、暗号鍵の不整合が発生している間にデータを受信しても、受信データを復号化することができる無線通信装置、およびその暗号鍵更新方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の無線通信装置は、他の通信装置に送信する送信データを前記他の通信装置と共有する暗号鍵を用いて暗号化する暗号化手段と、前記他の通信装置から受信した受信データを前記暗号鍵を用いて復号化する復号化手段と、前記他の通信装置と共有する新たな暗号鍵を生成し、前記暗号化手段および前記復号化手段で用いる前記暗号鍵を前記新たな暗号鍵に更新する鍵交換手段と、前記鍵交換手段が前記暗号鍵を更新したときに前記更新前の前記暗号鍵を保存する鍵保存手段とを有し、前記復号化手段は更新した前記新たな暗号鍵を用いて前記受信データを復号化できないときは前記鍵保存手段が保存する前記暗号鍵を用いて当該受信データを復号化する。
【００１３】
本発明の暗号鍵更新方法は、第２の無線通信装置に送信する送信データを前記第２の無線通信装置と共有する暗号鍵を用いて暗号化するとともに、前記第２の無線通信装置から受信した受信データを前記暗号鍵を用いて復号化する第１の無線通信装置における暗号鍵更新方法であって、前記第２の無線通信装置と共有する新たな暗号鍵を生成するステップと、前記暗号鍵を前記新たな暗号鍵に更新する更新ステップと、前記更新ステップまでに用いていた前記暗号鍵を保存するステップとを有する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、暗号鍵の更新において、それまで使用していた古い暗号鍵を廃棄せずに保存するので、暗号鍵の不整合が発生している間にデータを受信しても古い暗号鍵を用いて受信データを復号化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。本実施の形態の無線通信装置は、無線ＬＡＮを構成する移動通信端末装置１００および無線基地局２００にそれぞれ適用した例である。
【００１７】
移動通信端末装置１００は、鍵更新管理部１１０、鍵交換部１２０、暗号化部１３０、復号化部１４０および鍵保存部１５０を備えて構成される。
【００１８】
鍵更新管理部１１０は、暗号化部１３０および復号化部１４０が有する暗号鍵の寿命を管理する。鍵更新管理部１１０は、これらの暗号鍵の寿命が満了したことを検出したときは、鍵交換部１２０に対して暗号鍵の更新を指示する。
【００１９】
鍵交換部１２０は、鍵更新管理部１１０から暗号鍵の更新を指示されたとき、または無線基地局２００から暗号鍵を生成するための乱数（ＡＮｏｎｃｅ）を受信したとき、暗号鍵の更新を開始することを伝える鍵更新開始通知を暗号化部１３０および復号化部１４０に送り、その後無線基地局２００との間で４ウェイハンドシェイクを行うことにより暗号鍵を生成する。鍵交換部１２０は、４ウェイハンドシェイクを終えた後、新しい暗号鍵を暗号化部１３０および復号化部１４０に通知し、新しい鍵に更新させる。また、鍵交換部１２０は、鍵更新開始通知を送ってから所定の時間が経過した時に、所定の時間が経過したことを伝える鍵更新終了通知を暗号化部１３０および復号化部１４０に送る。鍵更新開始通知を送ってから鍵更新終了通知を送るまでの所定の時間は、任意に設定することができるが、自装置（移動通信端末装置１００）および相手装置（無線基地局２００）が暗号鍵を導入するのに十分な時間であることが好ましい。これにより、鍵交換部１２０は、両装置が暗号鍵を導入し終えてから鍵更新終了通知を復号化部１４０に送ることができる。
【００２０】
暗号化部１３０は、暗号鍵を保有しており、ユーザデータを暗号鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを無線基地局２００に送信する。暗号化部１３０は、鍵交換部１２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、それまで使用していた古い暗号鍵を通知された新しい暗号鍵に更新する。
【００２１】
復号化部１４０は、暗号鍵を保有しており、無線基地局２００から送信された暗号化データを暗号鍵を用いて復号化してユーザデータを生成する。復号化部１４０は、鍵交換部１２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、それまで使用していた古い暗号鍵を新しい暗号鍵に更新するとともに、古い暗号鍵を鍵保存部１５０に保存する。復号化部１４０は、常に自身が保有する最新の暗号鍵を用いて復号化を行うが、暗号鍵が合わずに復号化できないときは、鍵保存部１５０に保存した古い暗号鍵を用いて復号化を試みる。さらに、復号化部１４０は、暗号鍵の更新を行っている間（鍵更新開始通知を受けた時から鍵更新終了通知を受ける時までの間）に、古い暗号鍵を用いても復号化できないときは、復号化できない暗号化データを廃棄する。復号化部１４０は、鍵交換部１２０から鍵更新終了通知を受けたときは、鍵保存部１５０に対して保存した古い暗号鍵の廃棄を指示する。
【００２２】
鍵保存部１５０は、復号化部１４０により古い暗号鍵の保存を指示されたときは、通知された古い暗号鍵を保存する。また、鍵保存部１５０は、復号化部１４０により古い暗号鍵の廃棄を指示されたときは、保存していた古い暗号鍵を廃棄する。
【００２３】
無線基地局２００は、鍵更新管理部２１０、鍵交換部２２０、暗号化部２３０、復号化部２４０および鍵保存部２５０を備えて構成される。
【００２４】
鍵更新管理部２１０は、暗号化部２３０および復号化部２４０が有する暗号鍵の寿命を管理する。鍵更新管理部２１０は、これらの暗号鍵の寿命が満了したことを検出したときは、鍵交換部２２０に対して暗号鍵の更新を指示する。
【００２５】
鍵交換部２２０は、鍵更新管理部２１０から暗号鍵の更新を指示されたとき、または移動通信端末装置１００から暗号鍵の更新のための乱数（ＳＮｏｎｃｅ）を受信したとき、鍵更新開始通知を暗号化部２３０および復号化部２４０に送り、その後移動通信端末装置１００との間で４ウェイハンドシェイクを行うことにより暗号鍵を生成する。鍵交換部２２０は、４ウェイハンドシェイクを終えた後、新しい暗号鍵を暗号化部２３０および復号化部２４０に通知し、新しい鍵に更新させる。また、鍵交換部２２０は、暗号化部２３０および復号化部２４０に鍵更新開始通知を送ってから所定の時間が経過した時に、鍵更新終了通知を暗号化部２３０および復号化部２４０に送る。鍵更新開始通知を送ってから鍵更新終了通知を送るまでの所定の時間は、任意に設定することができるが、自装置（無線基地局２００）および相手装置（移動通信端末装置１００）が暗号鍵を導入するのに十分な時間であることが好ましい。これにより、鍵交換部２２０は、両装置が暗号鍵を導入し終えてから鍵更新終了通知を復号化部２４０に送ることができる。
【００２６】
暗号化部２３０は、暗号鍵を保有しており、ユーザデータを暗号鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを移動通信端末装置１００に送信する。暗号化部２３０は、鍵交換部２２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、それまで使用していた古い暗号鍵を通知された新しい暗号鍵に更新する。
【００２７】
復号化部２４０は、暗号鍵を保有しており、移動通信端末装置１００から送信された暗号化データを暗号鍵を用いて復号化してユーザデータを生成する。復号化部２４０は、鍵交換部２２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、それまで使用していた古い暗号鍵を新しい暗号鍵に更新するとともに、古い暗号鍵を鍵保存部２５０に保存する。復号化部２４０は、常に自身が保有する最新の暗号鍵を用いて復号化を行うが、暗号鍵が合わずに復号化できないときは、鍵保存部２５０に保存した古い暗号鍵を用いて復号化を試みる。さらに、復号化部２４０は、暗号鍵の更新を行っている間（鍵更新開始通知を受けた時から鍵更新終了通知を受ける時までの間）に、古い暗号鍵を用いても復号化できないときは、復号化できない暗号化データを廃棄する。復号化部２４０は、鍵交換部２２０から鍵更新終了通知を受けたときは、鍵保存部２５０に対して保存した古い暗号鍵の廃棄を指示する。
【００２８】
鍵保存部２５０は、復号化部２４０により古い暗号鍵の保存を指示されたときは、通知された古い暗号鍵を保存する。また、鍵保存部２５０は、復号化部２４０により古い暗号鍵の廃棄を指示されたときは、保存していた古い暗号鍵を廃棄する。
【００２９】
以下、上述のように構成された移動通信端末装置１００および無線基地局２００の動作を説明する。
【００３０】
図３は、移動通信端末装置１００と無線基地局２００との間で暗号鍵の更新を行うときの移動通信端末装置１００および無線基地局２００の動作を示す制御シーケンス図である。図３では、移動通信端末装置１００および無線基地局２００が暗号鍵としてＰＴＫを更新する例を示し、暗号鍵の不整合が発生している間に無線基地局２００が移動通信端末装置１００に暗号化データを送信する例を示す。なお、移動通信端末装置１００および無線基地局２００は、ＰＴＫを生成する素材となるＰＭＫを共有しているものとする。
【００３１】
まず、無線基地局２００では、鍵更新管理部２１０が、ＰＴＫの寿命が満了したことを検出し、鍵交換部２２０に鍵更新開始指示を送る（ステップＳ１）。鍵更新開始指示を受け取った鍵交換部２２０は、鍵更新開始通知を暗号化部２３０および復号化部２４０（図示しない）に送る（ステップＳ２）。次いで、鍵交換部２２０は、ＡＮｏｎｃｅを生成し、生成したＡＮｏｎｃｅを移動通信端末装置１００の鍵交換部１２０に送信する（ステップＳ３）。
【００３２】
移動通信端末装置１００では、ＡＮｏｎｃｅを受信した鍵交換部１２０が、鍵更新開始通知を暗号化部１３０（図示しない）および復号化部１４０に送り（ステップＳ４）、ＳＮｏｎｃｅを生成する。次いで、鍵交換部１２０は、生成したＳＮｏｎｃｅ、受信したＡＮｏｎｃｅおよび保有するＰＭＫからＰＴＫを生成し、生成したＳＮｏｎｃｅを無線基地局２００の鍵交換部２２０に送信する（ステップＳ５）。
【００３３】
無線基地局２００では、ＳＮｏｎｃｅを受信した鍵交換部２２０が、生成したＡＮｏｎｃｅ、受信したＳＮｏｎｃｅおよび保有するＰＭＫからＰＴＫを生成し、ＰＴＫ導入の確認のメッセージを移動通信端末装置１００の鍵交換部１２０に送信する（ステップＳ６）。
【００３４】
移動通信端末装置１００では、確認のメッセージを受信した鍵交換部１２０が、ＰＴＫ導入の確認のメッセージを無線基地局に送信する（ステップＳ７）。次いで、鍵交換部１２０は、生成したＰＴＫ（以下「新鍵」という）を暗号化部１３０（図示しない）および復号化部１４０に通知する（ステップＳ８）。新鍵を通知された暗号化部１３０（図示しない）および復号化部１４０は、それぞれが保有するＰＴＫを新鍵に更新する（ステップＳ９）。このとき、復号化部１４０は、それまで保有していたＰＴＫ（以下「旧鍵」という）を鍵保存部１５０に保存する（ステップＳ１０）。
【００３５】
無線基地局２００でも同様に、確認のメッセージを受信した鍵交換部２２０は、新鍵を暗号化部２３０および復号化部２４０（図示しない）に通知する（ステップＳ１１）。新鍵を通知された暗号化部２３０および復号化部２４０（図示しない）は、それぞれが保有するＰＴＫを新鍵に更新する（ステップＳ１２）。このとき、復号化部２４０は、旧鍵を鍵保存部２５０に保存する（図示しない）。
【００３６】
上記ステップＳ１からステップＳ１２までの処理により、移動通信端末装置１００および無線基地局２００は、それぞれ暗号鍵を新鍵に更新することができるが、上記ステップＳ９からステップＳ１２までの間は、移動通信端末装置１００と無線基地局２００との間で暗号鍵の不整合が発生する。すなわち、上記ステップＳ９からステップＳ１２までの間、移動通信端末装置１００では、暗号化部１３０および復号化部１４０が新鍵の更新を終えているが、無線基地局２００では、暗号化部２３０および復号化部２４０は新鍵の更新を終えていない。図３では、この暗号鍵の不整合が発生している間（ステップＳ９からステップＳ１２までの間）に、無線基地局２００が移動通信端末装置１００に暗号化データを送信する場合の例を示す。
【００３７】
暗号鍵の不整合が発生している間（ステップＳ９からステップＳ１２までの間）に、無線基地局２００では、暗号化部２３０が、ユーザデータを旧鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを移動通信端末装置１００の復号化部１４０に送信する（ステップＳ１３）。
【００３８】
移動通信端末装置１００では、復号化部１４０が新鍵を用いて受信した暗号化データの復号化を試みるが、暗号化データは旧鍵を用いて暗号化されているため、復号エラーが発生する（ステップＳ１４）。復号エラーが発生すると、復号化部１４０は、ステップＳ１０で鍵保存部１５０に保存した旧鍵を取得するために、鍵保存部１５０に旧鍵取得依頼を送る（ステップＳ１５）。旧鍵取得依頼を受け取った鍵保存部１５０は、保存している旧鍵を復号化部１４０に通知する（ステップＳ１６）。復号化部１４０は、通知された旧鍵を用いることで、ステップＳ１３で受信した暗号化データを復号化することができる（ステップＳ１７）。復号化されたユーザデータは、図示しない上位層へ渡される（ステップＳ１８）。なお、ステップＳ１７で、旧鍵を用いても暗号化データを復号化できない場合は、復号化部１４０は、切断処理を行わずに、復号化できない暗号化データを廃棄する。
【００３９】
移動通信端末装置１００では、鍵交換部１２０が鍵更新開始通知を暗号化部１３０および復号化部１４０に送ってから所定の時間が経過すると、鍵交換部１２０は、所定の時間が経過したことを検出し（ステップＳ１９）、暗号化部１３０（図示しない）および復号化部１４０に鍵更新終了通知を送る（ステップＳ２０）。鍵更新終了通知を受け取った復号化部１４０は、鍵保存部１５０に保存していた旧鍵を廃棄する（ステップＳ２１）。
【００４０】
無線基地局２００でも同様に、鍵交換部２２０が鍵更新開始通知を暗号化部２３０および復号化部２４０に送ってから所定の時間が経過すると、鍵交換部２２０は、所定の時間が経過したことを検出し（ステップＳ２２）、暗号化部２３０および復号化部２４０（図示しない）に鍵更新終了通知を送る（ステップＳ２３）。鍵更新終了通知を受け取った復号化部２４０は、鍵保存部２５０に保存していた旧鍵を廃棄する（図示しない）。
【００４１】
以上の手順により、移動通信端末装置１００は、暗号鍵の不整合が発生している間でも、下り方向に送信された暗号化データを復号化することができる。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態１に係る無線通信装置は、暗号鍵を更新する際にそれまで使用していた古い暗号鍵を鍵保存部に保存することにより、暗号鍵の不整合が生じている間に送信されたデータも保存した古い暗号鍵を用いて復号化することができるので、音声や動画などのリアルタイムトラフィックにおける途切れを低減することができ、それによりユーザに対するノイズを低減することができる。
【００４３】
また、実施の形態１に係る無線通信装置は、暗号鍵の更新を行っている間に、鍵保存部が保存する古い暗号鍵を用いても受信データを復号化できないときは、通信相手の装置との接続を維持しつつ、その受信データを廃棄する。これにより、実施の形態１に係る無線通信装置は、暗号鍵の更新による復号化エラーが発生しても、通信相手の装置との接続を維持することができる。
【００４４】
（実施の形態２）
実施の形態１では、暗号鍵の不整合が発生している間に、無線基地局が暗号化データを移動通信端末装置に送信する例を示した（下り方向のデータ送信）。実施の形態２では、暗号鍵の不整合が発生している間に、移動通信端末装置が暗号化データを無線基地局に送信する例（上り方向のデータ送信）を示す。
【００４５】
図４は、本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る移動通信端末装置および無線基地局と同じ構成要素については同一の符号を付し、説明を省略する。
【００４６】
移動通信端末装置３００は、鍵更新管理部１１０、鍵交換部１２０、暗号化部３１０、復号化部１４０および鍵保存部３２０を備えて構成される。
【００４７】
暗号化部３１０は、実施の形態１の暗号化部１３０と同様に、ユーザデータを暗号鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを無線基地局４００に送信する。暗号化部３１０は、鍵交換部１２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、通知された新しい暗号鍵を鍵保存部３２０に保存し、鍵交換部１２０から鍵更新終了通知を受けたときに、それまで使用していた古い暗号鍵を鍵保存部３２０に保存した新しい暗号鍵に更新する。すなわち、暗号化部３１０は、鍵交換部１２０から鍵更新終了通知を受けるまでは、古い暗号鍵を用いてユーザデータの暗号化を行う。
【００４８】
鍵保存部３２０は、実施の形態１の鍵保存部１５０が有する機能に加え、暗号化部３１０により新しい暗号鍵の保存を指示されたときは、通知された新しい暗号鍵を保存する。鍵保存部３２０は、新しい暗号鍵を暗号化部３１０に通知したときに、この鍵を廃棄してもよいが、廃棄しなくてもよい。
【００４９】
無線基地局４００は、鍵更新管理部２１０、鍵交換部２２０、暗号化部４１０、復号化部２４０および鍵保存部４２０を備えて構成される。
【００５０】
暗号化部４１０は、実施の形態１の暗号化部２３０と同様に、ユーザデータを暗号鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを移動通信端末装置３００に送信する。暗号化部４１０は、鍵交換部２２０から新しい暗号鍵を通知されたときは、通知された新しい暗号鍵を鍵保存部４２０に保存し、鍵交換部２２０から鍵更新終了通知を受けたときに、それまで使用していた古い暗号鍵を鍵保存部４２０に保存した新しい暗号鍵に更新する。すなわち、暗号化部４１０は、鍵交換部２２０から鍵更新終了通知を受けるまでは、古い暗号鍵を用いてユーザデータの暗号化を行う。
【００５１】
鍵保存部４２０は、実施の形態１の鍵保存部２５０が有する機能に加え、暗号化部４１０により新しい暗号鍵の保存を指示されたときは、通知された新しい暗号鍵を保存する。鍵保存部４２０は、新しい暗号鍵を暗号化部４１０に通知したときに、この鍵を廃棄してもよいが、廃棄しなくてもよい。
【００５２】
以下、上述のように構成された移動通信端末装置３００および無線基地局４００の動作を説明する。
【００５３】
図５は、移動通信端末装置３００と無線基地局４００との間で暗号鍵の更新を行うときの移動通信端末装置３００および無線基地局４００の動作を示す制御シーケンス図である。ここでは、移動通信端末装置３００および無線基地局４００が暗号鍵としてＰＴＫを更新する例を示し、移動通信端末装置３００が無線基地局４００に暗号化データを送信する例を示す。なお、移動通信端末装置３００および無線基地局４００は、ＰＭＫを共有しているものとする。
【００５４】
ステップＳ３１からステップＳ３７までの各ステップは、図３のステップＳ１からステップＳ７と同様である。すなわち、まず、無線基地局４００の鍵更新管理部２１０が、ＰＴＫの寿命が満了したことを検出し、鍵交換部２２０に鍵更新開始指示を送る（ステップＳ３１）。鍵更新開始指示を受け取った鍵交換部２２０は、移動通信端末装置３００の鍵交換部１２０との間で４ウェイハンドシェイクを行い、鍵交換部２２０および鍵交換部１２０は、それぞれＰＴＫを生成する（ステップＳ３２〜Ｓ３７）。
【００５５】
次に、移動通信端末装置３００では、鍵交換部１２０が、生成したＰＴＫ（新鍵）を暗号化部３１０および復号化部１４０（図示しない）に通知する（ステップＳ３８）。新鍵を通知された復号化部１４０は、図３のステップＳ９と同様に、保有するＰＴＫを新鍵に更新し、それまで保有していたＰＴＫ（旧鍵）を鍵保存部３２０に保存する（図示しない）。一方、新鍵を通知された暗号化部３１０は、保有するＰＴＫを新鍵に更新せずに、通知された新鍵をそのまま鍵保存部３２０に保存する（ステップＳ３９）。
【００５６】
無線基地局４００でも同様に、鍵交換部２２０は、新鍵を暗号化部４１０（図示しない）および復号化部２４０に通知する（ステップＳ４０）。新鍵を通知された復号化部２４０は、保有するＰＴＫを新鍵に更新し（ステップＳ４１）、旧鍵を鍵保存部４２０に保存する（ステップＳ４２）。一方、新鍵を通知された暗号化部４１０は、保有するＰＴＫを新鍵に更新せずに、通知された新鍵をそのまま鍵保存部４２０に保存する（図示しない）。
【００５７】
このように、ステップＳ４１を終えると、暗号化部３１０，４１０は旧鍵を保有した状態（鍵更新前の状態）となり、復号化部１４０，２４０は新鍵を保有した状態（鍵更新後の状態）となる。この状態では、無線基地局４００が移動通信端末装置３００に暗号化データを送信する場合、および移動通信端末装置３００が無線基地局４００に暗号化データを送信する場合のいずれの場合も、暗号鍵の不整合が発生することになる。すなわち、無線基地局４００が移動通信端末装置３００に暗号化データを送信する場合は、無線基地局４００の暗号化部４１０は旧鍵でユーザデータを暗号化し、移動通信端末装置３００の復号化部１４０は新鍵で暗号化データを復号化するので、暗号鍵の不整合が発生する。同様に、移動通信端末装置３００が無線基地局４００に暗号化データを送信する場合も、移動通信端末装置３００の暗号化部３１０は旧鍵でユーザデータを暗号化し、無線基地局４００の復号化部２４０は旧鍵で復号化するので、暗号鍵の不整合が発生する。図５では、この暗号鍵の不整合が発生している間（ステップＳ４１から後述するステップＳ５３までの間）に、移動通信端末装置３００が無線基地局４００に暗号化データを送信する場合の例を示す。
【００５８】
暗号鍵の不整合が発生している間に、移動通信端末装置３００では、暗号化部３１０が、ユーザデータを旧鍵を用いて暗号化し、生成した暗号化データを無線基地局４００の復号化部２４０に送信する（ステップＳ４３）。
【００５９】
無線基地局４００では、復号化部２４０が新鍵を用いて受信した暗号化データの復号化を試みるが、暗号化データは旧鍵を用いて暗号化されているため、復号エラーが発生する（ステップＳ４４）。復号エラーが発生すると、復号化部２４０は、ステップＳ４２で鍵保存部４２０に保存した旧鍵を取得するために、鍵保存部４２０に旧鍵取得依頼を送る（ステップＳ４５）。旧鍵取得依頼を受け取った鍵保存部４２０は、保存している旧鍵を復号化部２４０に通知する（ステップＳ４６）。復号化部２４０は、通知された旧鍵を用いることで、ステップＳ４３で受信した暗号化データを復号化することができる（ステップＳ４７）。復号化されたユーザデータは、図示しない上位層へ渡される（ステップＳ４８）。なお、ステップＳ４７で、旧鍵を用いても暗号化データを復号化できない場合は、復号化部２４０は、切断処理を行わずに、復号化できない暗号化データを廃棄する。
【００６０】
移動通信端末装置３００では、鍵交換部１２０が鍵更新開始通知を暗号化部３１０および復号化部１４０に送ってから所定の時間が経過すると、鍵交換部１２０は、所定の時間が経過したことを検出し（ステップＳ４９）、暗号化部３１０および復号化部１４０に鍵更新終了通知を送る（ステップＳ５０）。鍵更新終了通知を受け取った暗号化部３１０は、ステップＳ３９で鍵保存部３２０に保存した新鍵を取得するために、鍵保存部３２０に新鍵取得依頼を送る（ステップＳ５１）。新鍵取得依頼を受け取った鍵保存部３２０は、保存している新鍵を暗号化部３１０に通知する（ステップＳ５２）。新鍵を通知された暗号化部３１０は、保有するＰＴＫを新鍵に更新する（ステップＳ５３）。一方、鍵更新終了通知を受け取った復号化部１４０は、鍵保存部３２０に保存していた旧鍵を廃棄する（図示しない）。
【００６１】
無線基地局４００でも同様に、鍵交換部２２０が鍵更新開始通知を暗号化部４１０および復号化部２４０に送ってから所定の時間が経過すると、鍵交換部２２０は、所定の時間が経過したことを検出し（ステップＳ５４）、暗号化部４１０および復号化部２４０に鍵更新終了通知を送る（ステップ５５）。鍵更新終了通知を受け取った暗号化部４１０は、鍵保存部４２０に新鍵取得依頼を送る。新鍵取得依頼を受け取った鍵保存部４２０は、保存している新鍵を暗号化部４１０に通知する。新鍵を通知された暗号化部４１０は、保有するＰＴＫを新鍵に更新する（図示しない）。一方、鍵更新終了通知を受け取った復号化部２４０は、鍵保存部４２０に保存していた旧鍵を廃棄する（ステップＳ５６）。なお、無線基地局４００から４ウェイハンドシェイクを開始する場合は、移動通信端末装置３００の鍵交換部１２０が鍵更新終了通知を送った後に（ステップＳ５０）、無線基地局４００の鍵交換部２２０が鍵更新終了通知を送ることができるように（ステップＳ５５）、鍵交換部１２０，２２０のタイマ（所定の時間）を設定することが好ましい。移動通信端末装置３００の鍵交換部１２０が鍵更新終了通知を送る前に、無線基地局４００の鍵交換部２２０が鍵更新終了通知を送ると、無線基地局４００の復号化部２４０が暗号化データを複合化できなくなる可能性があるためである。
【００６２】
以上の手順により、移動通信端末装置３００および無線基地局４００は、暗号鍵の不整合が発生している間に、下り方向に送信された暗号化データだけでなく上り方向に送信された暗号化データも復号化することができる。
【００６３】
なお、上記ステップＳ３８からステップＳ４１までの間は、移動通信端末装置３００の暗号化部３１０、ならびに無線基地局４００の暗号化部４１０および復号化部２４０は、旧鍵を保有した状態（鍵更新前の状態）となり、移動通信端末装置３００の復号化部１４０のみが新鍵を保有した状態（鍵更新後の状態）となる。この状態では、無線基地局４００が移動通信端末装置３００に暗号化データを送信する場合にのみ、暗号鍵の不整合が発生する。この場合、移動通信端末装置３００の復号化部１４０は、実施の形態１と同様に、鍵保存部４２０に保存した旧鍵を用いることで復号化することができる（図３のステップＳ１４〜Ｓ１７参照）。
【００６４】
以上説明したように、実施の形態２では、暗号鍵の更新を行っている間は、新しい暗号鍵を生成した後も古い暗号鍵を用いてユーザデータを暗号化するようにした。これにより、実施の形態２に係る無線通信装置は、実施の形態１の効果に加え、暗号鍵の不整合が生じている間に、暗号鍵を先に生成した無線通信装置（図５の移動通信端末装置）が暗号鍵を後に生成した無線通信装置（図５の無線基地局）に暗号化データを送信する場合でも、データを復号化することができる。
【００６５】
なお、上記各実施の形態では、本発明を無線ＬＡＮに適用した例について説明したが、本発明は、無線ＬＡＮに限らず、非同期無線通信方式により暗号鍵を更新するシステムに適用することができる。
【００６６】
また、上記各実施の形態では、無線基地局から４ウェイハンドシェイクによる暗号鍵の更新を開始する例について説明したが、移動通信端末装置から４ウェイハンドシェイクによる暗号鍵の更新を開始するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の無線通信装置および暗号鍵更新方法は、無線ＬＡＮなどの非同期無線通信方式において装置間で暗号鍵を更新するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】４ウェイハンドシェイクにより暗号鍵を更新する従来の手順を示す制御シーケンス図
【図２】本発明の実施の形態１の無線通信装置（移動通信端末装置および無線基地局）の構成を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１の無線通信装置（移動通信端末装置および無線基地局）が暗号鍵を更新する際の手順を示す制御シーケンス図
【図４】本発明の実施の形態２の無線通信装置（移動通信端末装置および無線基地局）の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態２の無線通信装置（移動通信端末装置および無線基地局）が暗号鍵を更新する際の手順を示す制御シーケンス図
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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