(57)【要約】【課題】データ収集端末子機のハンドオーバ時のデータの不通期間をなくす。【解決手段】情報端末３は、ユーザが上位ネットワークから提供されるクラウドサービスにログインする際に、予め保持している鍵断片Ｙを複数のデータ収集端末子機２−１，２−２へ送信する。データ収集端末子機２−１，２−２は、情報端末３から鍵断片Ｙを受信したときに鍵断片Ｙを記憶して、センサ１から取得した鍵断片Ｘと鍵断片Ｙとをデータ収集端末親機４へ送信する。データ収集端末親機４は、データ収集端末子機２−１，２−２から受信した鍵断片Ｘ，Ｙと予め保持している鍵断片Ｚとを用いて認証情報を計算し、この認証情報を上位ネットワークへ送信して、センサ１とデータ収集端末子機２−１，２−２とデータ収集端末親機４の認証を求める。【選択図】  図１
2018081478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
認証に必要な鍵を３つに分割したうちの１つである第１の鍵断片を予め保持し、センサデータを送信する１つ以上のセンサと、
認証に必要な前記鍵の第２の鍵断片を予め保持する情報端末と、
認証に必要な前記鍵の第３の鍵断片を予め保持し、前記センサデータを上位ネットワークへ送信するデータ収集端末親機と、
前記センサと前記データ収集端末親機との間で前記センサデータの中継を行う複数のデータ収集端末子機とを備え、
前記情報端末は、
前記第２の鍵断片を予め保持する第１の記憶手段と、
前記情報端末を所持するユーザが前記上位ネットワークから提供されるクラウドサービスにログインする際に、前記第２の鍵断片を複数の前記データ収集端末子機へ送信する鍵送信手段とを備え、
前記データ収集端末子機は、
前記情報端末から受信した前記第２の鍵断片を記憶する第２の記憶手段と、
前記情報端末から前記第２の鍵断片を受信したときに、自装置との接続が確立しているセンサから前記第１の鍵断片を取得して、前記第１の鍵断片と前記第２の鍵断片とを前記データ収集端末親機へ送信する鍵送信手段とを備え、
前記データ収集端末親機は、
前記第３の鍵断片を予め保持する第３の記憶手段と、
前記データ収集端末子機から受信した前記第１、第２の鍵断片と前記第３の鍵断片とを用いて認証情報を計算し、この認証情報を前記上位ネットワークへ送信して、前記センサと前記データ収集端末子機と前記データ収集端末親機の認証を求める認証情報生成手段とを備えることを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項２】
請求項１記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記情報端末の前記鍵送信手段は、前記第２の鍵断片を送信すべきデータ収集端末子機を定めた端末登録情報に従って前記第２の鍵断片を前記データ収集端末子機へ送信するか、あるいは送信可能な範囲内の前記データ収集端末子機へ前記第２の鍵断片を送信することを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項３】
認証に必要な鍵を３つに分割したうちの１つである第１の鍵断片を予め保持し、センサデータを送信する１つ以上のセンサと、
認証に必要な前記鍵の第２の鍵断片を予め保持する情報端末と、
認証に必要な前記鍵の第３の鍵断片を予め保持し、前記センサデータを上位ネットワークへ送信するデータ収集端末親機と、
前記センサと前記データ収集端末親機との間で前記センサデータの中継を行う複数のデータ収集端末子機とを備え、
前記情報端末は、
前記第２の鍵断片を予め保持する第１の記憶手段と、
前記情報端末を所持するユーザが前記上位ネットワークから提供されるクラウドサービスにログインする際に、前記第２の鍵断片を１台の前記データ収集端末子機へ送信する鍵送信手段とを備え、
前記データ収集端末子機は、
前記情報端末から受信した前記第２の鍵断片を記憶する第２の記憶手段と、
前記情報端末から前記第２の鍵断片を受信したときに他のデータ収集端末子機へ転送し、自装置との接続が確立しているセンサから前記第１の鍵断片を取得して、前記第１の鍵断片と前記第２の鍵断片とを前記データ収集端末親機へ送信する鍵送信手段とを備え、
前記データ収集端末親機は、
前記第３の鍵断片を予め保持する第３の記憶手段と、
前記データ収集端末子機から受信した前記第１、第２の鍵断片と前記第３の鍵断片とを用いて認証情報を計算し、この認証情報を前記上位ネットワークへ送信して、前記センサと前記データ収集端末子機と前記データ収集端末親機の認証を求める認証情報生成手段とを備えることを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項４】
請求項３記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記情報端末の前記鍵送信手段は、前記第２の鍵断片を送信すべきデータ収集端末子機を定めた端末登録情報に従って１台の前記データ収集端末子機へ前記第２の鍵断片を送信するか、あるいは送信可能な範囲内の前記データ収集端末子機へ前記第２の鍵断片を送信し、
前記データ収集端末子機の前記鍵送信手段は、前記情報端末または他のデータ収集端末子機から前記第２の鍵断片を受信したときに、受信した第２の鍵断片を送信可能な範囲内の他のデータ収集端末子機へ転送することを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項５】
請求項３記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記情報端末の前記鍵送信手段は、前記第２の鍵断片を送信すべきデータ収集端末子機を定めた端末登録情報に従って１台のデータ収集端末子機へ前記第２の鍵断片と前記端末登録情報とを送信するか、あるいは送信可能な範囲内の前記データ収集端末子機へ前記第２の鍵断片と前記端末登録情報とを送信し、
前記データ収集端末子機の前記鍵送信手段は、前記情報端末または他のデータ収集端末子機から前記第２の鍵断片と前記端末登録情報とを受信したときに、受信した情報を前記端末登録情報に登録されている他のデータ収集端末子機へ転送することを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記情報端末と前記データ収集端末子機とは、前記第２の鍵断片の送受信を近距離無線通信で行うことを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のセンサネットワークシステムにおいて、
前記データ収集端末親機は、さらに、前記認証情報生成手段で行う認証情報の計算の少なくとも一部を受け持つハードウェアアクセラレータを備えることを特徴とするセンサネットワークシステム。
【請求項８】
センサデータを収集するセンサネットワークシステムにおいて、センサとデータ収集端末の認証を行う認証方法であって、
認証に必要な鍵を３つに分割したうちの１つである第１の鍵断片を予め保持するセンサを用いて上位ネットワークからクラウドサービスの提供を受けようとするユーザの情報端末が、前記クラウドサービスにログインする際に、情報端末が予め保持している、認証に必要な前記鍵の第２の鍵断片を複数のデータ収集端末子機へ直接または間接的に送信する第１の鍵送信ステップと、
前記データ収集端末子機が、前記情報端末から第２の鍵断片を受信したときに、自装置との接続が確立しているセンサから取得した前記第１の鍵断片と前記第２の鍵断片とをデータ収集端末親機へ送信する第２の鍵送信ステップと、
前記データ収集端末親機が、前記データ収集端末子機から前記第１、第２の鍵断片を受信したときに、データ収集端末親機が予め保持している、認証に必要な前記鍵の第３の鍵断片と前記第１、第２の鍵断片とを用いて認証情報を計算し、この認証情報を前記上位ネットワークへ送信して、前記センサと前記データ収集端末子機と前記データ収集端末親機の認証を求める認証情報生成ステップとを含むことを特徴とする認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多種多量のセンサからセンサデータを収集して、センサデータに応じたサービスを提供するセンサネットワークにおいて、センサとデータ収集端末の認証技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
全ての物がインターネットに接続されるＩｏＴ（Internet of Things）社会では、各種のセンサがネットワークに接続され、多種多量のデータを収集し、そのデータを解析することで人間の役に立つ情報を引き出すことが期待されている。例えば図１５の例では、人が着用する衣服にセンサを装着したウェアラブルセンサ１００を用い、ウェアラブルセンサ１００が取得したセンサデータをスマートフォン等の端末１０１を介してサーバ１０２に転送するセンサネットワークが提案されている（非特許文献１参照）。このようなセンサネットワークでは、センサ１００を収容する端末１０１が様々なユースケース・ニーズに対応することが求められており、現在主流のスマートフォンのみでは運用に問題が生じる場合もある。
【０００３】
特にスマートフォンでは、多数のセンサの同時接続に難がある。その対応策として、図１６に示すように、センサ収容端末のネットワークの構成をツリー型にすることにより、接続台数の向上が見込まれる。図１６の例では、各センサ収容端末１０１ａは、センサ１００からデータを取得しながら端末親機１０１ｂにデータを送信する。
【０００４】
しかし、図１６に示したようなセンサネットワークの構成においては一度端末を設置すると、設置台数の多さから継続的なメンテナンスが期待できないことがある。継続的なメンテナンスの不足は、セキュリティ上のリスクとなり、センサデータの改ざんや、センサやセンサ収容端末へのなりすまし、センサデータの盗聴などの脅威に晒される可能性がある。
【０００５】
このリスクに対して、従来はＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）等をはじめとする暗号化技術や、公開鍵暗号と公開鍵認証基盤の技術が利用されている。しかし、センサネットワークにおいては、端末の貧弱な計算能力や、センサや端末そのものの窃盗が課題となり、従来技術のみのセキュリティ対策ではセンサネットワークに適さない可能性がある。
【０００６】
そこで、多要素認証を利用し、ＩｏＴ機器に対する機能を強化したＭ−ｐｉｎという暗号化技術も生まれてきている（非特許文献２参照）。Ｍ−ｐｉｎ認証技術では、図１７に示すように、鍵を分割して、センサ１００や、センサ収容端末１０１ａ、端末親機１０１ｂに鍵の断片を保存させる。ユーザがサービスにログインする際にｐｉｎコードを入力すると、保存された断片から鍵が生成される。そして、生成された鍵と認証サーバから送信されたチャレンジコードとを用いて認証情報（レスポンス）を計算し、この認証情報を認証サーバに送信する。認証サーバでは、受信した認証情報が正しいかどうかを検証鍵で検証し、ユーザの認証を行なう。
【０００７】
また、非特許文献３に開示されているように、ハードウェアアクセラレータを使用して認証計算を行う手法も一般的になってきている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】松永  賢一他，“ＩｏＴに適したマルチセンサ収容データ収集技術の提案”，一般社団法人電子情報通信学会，２０１６年ソサイエティ大会講演論文集
【非特許文献２】“Apache Milagro Library”，２０１６年，＜http://docs.milagro.io/en/＞
【非特許文献３】新保  淳他，“高速ＲＳＡ暗号ＬＳＩ”，東芝レビュー，Ｖｏｌ．５６，Ｎｏ．７，２００１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、Ｍ−ｐｉｎのような多要素認証技術をＩｏＴ機器に用いる際には、ＰＣ（Personal Computer）やスマートフォンには無かった特有の問題が生じることがある。図１８は従来の多要素認証技術の問題点を説明する図である。図１８の例では、センサ２００と、データ収集端末２０１（子機）と、データ収集端末親機２０２の３要素でユーザ認証が行われている。すなわち、センサ２００に鍵断片Ｘが保存され、データ収集端末２０１に鍵断片Ｙが保存され、データ収集端末親機２０２に鍵断片Ｚが保存されている状態で、ユーザがクラウドサービスにログインする際には、センサ２００とデータ収集端末２０１の鍵断片Ｘ，Ｙをデータ収集端末親機２０２に送信し、データ収集端末親機２０２のハードウェアアクセラレータ２０３で鍵断片Ｘ，Ｙ，Ｚを用いて認証情報Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を計算し、この認証情報Ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）をネットワーク２０４を介して認証サーバ（不図示）に送信する。
【００１０】
ここで、センサ２００−２とデータ収集端末２０１−１とデータ収集端末親機２０２の３要素でユーザ認証を行っていた場合に、図１８に示すように、センサ２００−２が移動すると、データ収集端末２０１−１からデータ収集端末２０１−２に接続先のデータ収集端末が切り替わる。この場合、認証対象がセンサ２００−２とデータ収集端末２０１−１とデータ収集端末親機２０２の組からセンサ２００−２とデータ収集端末２０１−２とデータ収集端末親機２０２の組に変わるため、再度認証が行われることになる。再認証中はセンサ２００−２で取得したデータをサーバ側に送信できない不通期間となり、クラウドサービスが中断状態となる。
【００１１】
ハンドオーバ時の再認証は、据え置き型の機器でハンドオーバやその後の認証によるデータ不通期間が気にならない場合は良いが、特にウェアラブル機器や加速度センサ等の比較的速いサンプリングレートを持った機器では、データの不通期間は問題になる。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、データ収集端末子機のハンドオーバ時のデータの不通期間をなくすことができるセンサネットワークシステムおよび認証方法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】
【００１３】
本発明のセンサネットワークシステムは、認証に必要な鍵を３つに分割したうちの１つである第１の鍵断片を予め保持し、センサデータを送信する１つ以上のセンサと、認証に必要な前記鍵の第２の鍵断片を予め保持する情報端末と、認証に必要な前記鍵の第３の鍵断片を予め保持し、前記センサデータを上位ネットワークへ送信するデータ収集端末親機と、前記センサと前記データ収集端末親機との間で前記センサデータの中継を行う複数のデータ収集端末子機とを備え、前記情報端末は、前記第２の鍵断片を予め保持する第１の記憶手段と、前記情報端末を所持するユーザが前記上位ネットワークから提供されるクラウドサービスにログインする際に、前記第２の鍵断片を複数の前記データ収集端末子機へ送信する鍵送信手段とを備え、前記データ収集端末子機は、前記情報端末から受信した前記第２の鍵断片を記憶する第２の記憶手段と、前記情報端末から前記第２の鍵断片を受信したときに、自装置との接続が確立しているセンサから前記第１の鍵断片を取得して、前記第１の鍵断片と前記第２の鍵断片とを前記データ収集端末親機へ送信する鍵送信手段とを備え、前記データ収集端末親機は、前記第３の鍵断片を予め保持する第３の記憶手段と、前記データ収集端末子機から受信した前記第１、第２の鍵断片と前記第３の鍵断片とを用いて認証情報を計算し、この認証情報を前記上位ネットワークへ送信して、前記センサと前記データ収集端末子機と前記データ収集端末親機の認証を求める認証情報生成手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のセンサネットワークシステムの１構成例において、前記情報端末の前記鍵送信手段は、前記第２の鍵断片を送信すべきデータ収集端末子機を定めた端末登録情報に従って前記第２の鍵断片を前記データ収集端末子機へ送信するか、あるいは送信可能な範囲内の前記データ収集端末子機へ前記第２の鍵断片を送信することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のセンサネットワークシステムは、認証に必要な鍵を３つに分割したうちの１つである第１の鍵断片を予め保持し、センサデータを送信する１つ以上のセンサと、認証に必要な前記鍵の第２の鍵断片を予め保持する情報端末と、認証に必要な前記鍵の第３の鍵断片を予め保持し、前記センサデータを上位ネットワークへ送信するデータ収集端末親機と、前記センサと前記データ収集端末親機との間で前記センサデータの中継を行う複数のデータ収集端末子機とを備え、前記情報端末は、前記第２の鍵断片を予め保持する第１の記憶手段と、前記情報端末を所持するユーザが前記上位ネットワークから提供されるクラウドサービスにログインする際に、前記第２の鍵断片を１台の前記データ収集端末子機へ送信する鍵送信手段とを備え、前記データ収集端末子機は、前記情報端末から受信した前記第２の鍵断片を記憶する第２の記憶手段と、前記情報端末から前記第２の鍵断片を受信したときに他のデータ収集端末子機へ転送し、自装置との接続が確立しているセンサから前記第１の鍵断片を取得して、前記第１の鍵断片と前記第２の鍵断片とを前記データ収集端末親機へ送信する鍵送信手段とを備え、前記データ収集端末親機は、前記第３の鍵断片を予め保持する第３の記憶手段と、前記データ収集端末子機から受信した前記第１、第２の鍵断片と前記第３の鍵断片とを用いて認証情報を計算し、この認証情報を前記上位ネットワークへ送信して、前記センサと前記データ収集端末子機と前記データ収集端末親機の認証を求める認証情報生成手段とを備えることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のセンサネットワークシステムの１構成例において、前記情報端末の前記鍵送信手段は、前記第２の鍵断片を送信すべきデータ収集端末子機を定めた端末登録情報に従って１台の前記データ収集端末子機へ前記第２の鍵断片を送信するか、あるいは送信可能な範囲内の前記データ収集端末子機へ前記第２の鍵断片を送信し、前記データ収集端末子機の前記鍵送信手段は、前記情報端末または他のデータ収集端末子機から前記第２の鍵断片を受信したときに、受信した第２の鍵断片を送信可能な範囲内の他のデータ収集端末子機へ転送することを特徴とするものである。
また、本発明のセンサネットワークシステムの１構成例において、前記情報端末の前記鍵送信手段は、前記第２の鍵断片を送信すべきデータ収集端末子機を定めた端末登録情報に従って１台のデータ収集端末子機へ前記第２の鍵断片と前記端末登録情報とを送信するか、あるいは送信可能な範囲内の前記データ収集端末子機へ前記第２の鍵断片と前記端末登録情報とを送信し、前記データ収集端末子機の前記鍵送信手段は、前記情報端末または他のデータ収集端末子機から前記第２の鍵断片と前記端末登録情報とを受信したときに、受信した情報を前記端末登録情報に登録されている他のデータ収集端末子機へ転送することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のセンサネットワークシステムの１構成例において、前記情報端末と前記データ収集端末子機とは、前記第２の鍵断片の送受信を近距離無線通信で行うことを特徴とするものである。
また、本発明のセンサネットワークシステムの１構成例において、前記データ収集端末親機は、さらに、前記認証情報生成手段で行う認証情報の計算の少なくとも一部を受け持つハードウェアアクセラレータを備えることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明は、センサデータを収集するセンサネットワークシステムにおいて、センサとデータ収集端末の認証を行う認証方法であって、認証に必要な鍵を３つに分割したうちの１つである第１の鍵断片を予め保持するセンサを用いて上位ネットワークからクラウドサービスの提供を受けようとするユーザの情報端末が、前記クラウドサービスにログインする際に、情報端末が予め保持している、認証に必要な前記鍵の第２の鍵断片を複数のデータ収集端末子機へ直接または間接的に送信する第１の鍵送信ステップと、前記データ収集端末子機が、前記情報端末から第２の鍵断片を受信したときに、自装置との接続が確立しているセンサから取得した前記第１の鍵断片と前記第２の鍵断片とをデータ収集端末親機へ送信する第２の鍵送信ステップと、前記データ収集端末親機が、前記データ収集端末子機から前記第１、第２の鍵断片を受信したときに、データ収集端末親機が予め保持している、認証に必要な前記鍵の第３の鍵断片と前記第１、第２の鍵断片とを用いて認証情報を計算し、この認証情報を前記上位ネットワークへ送信して、前記センサと前記データ収集端末子機と前記データ収集端末親機の認証を求める認証情報生成ステップとを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、情報端末が予め保持する第２の鍵断片を情報端末から直接または間接的に複数のデータ収集端末子機に送信するので、第１の鍵断片を予め保持するセンサと第２の鍵断片を与えられたデータ収集端末子機と第３の鍵断片を予め保持するデータ収集端末親機との組み合わせで認証が行われた後に、センサの接続先のデータ収集端末子機が他のデータ収集端末子機に切り替わったとしても、再認証が行われることはない。したがって、本実施の形態では、データ収集端末子機のハンドオーバ時の再認証によってデータの不通期間が生じることはなく、ユーザに提供中のクラウドサービスが中断することがなくなる。
【００１９】
また、本発明では、データ収集端末子機間の情報転送を利用して第２の鍵断片を複数のデータ収集端末子機へ送信することにより、複数のデータ収集端末子機に対してユーザの手間がかかる鍵断片情報受け渡しをすることなく、認証を行うことが可能となる。
【００２０】
また、本発明では、情報端末とデータ収集端末子機との間の第２の鍵断片の送受信を近距離無線通信で行うことにより、鍵断片の安全性を高めることができる。また、本発明では、ユーザが情報端末をデータ収集端末子機に接近させるという行為と、認証及びセンシングの開始という動作とがリンクすることになるため、ユーザに分かりやすいインタフェースを実現することができる。
【００２１】
また、本発明では、データ収集端末親機が、認証情報生成手段で行う認証情報の計算の少なくとも一部を受け持つハードウェアアクセラレータを備えることにより、認証を素早く行うことが可能となり、ユーザに対してストレスの少ない認証機能を実現することができる。また、本発明では、認証情報の計算に要する消費電力を低減することができ、バッテリ寿命の延伸や電気代の低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの動作を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステムのセンサの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステムのデータ収集端末子機の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの情報端末の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステムのデータ収集端末親機の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステムのサーバの構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの動作を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明のセンサネットワークシステムにおける各構成要素の演算能力を示す図である。
【図１２】ＲＳＡ署名の生成時間をＣＰＵの性能別に示す図である。
【図１３】Ｍ−ｐｉｎによる認証時間をＣＰＵの性能別に示す図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図１５】従来のセンサネットワークの構成を示す図である。
【図１６】従来のセンサネットワークの別の構成を示す図である。
【図１７】Ｍ−ｐｉｎ認証技術を説明する図である。
【図１８】従来の多要素認証技術の問題点を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。本実施の形態のセンサネットワークシステムは、認証に必要な鍵を分割した鍵断片Ｘを予め保持し、センサデータを送信する１つ以上のセンサ１−１〜１−３と、センサ１−１〜１−３とデータ収集端末親機４との間を中継する複数のデータ収集端末子機２−１，２−２と、ユーザが所持し、認証に必要な鍵断片Ｙを予め保持する情報端末３と、認証に必要な鍵断片Ｚを予め保持し、センサデータを上位ネットワークへ送信するデータ収集端末親機４と、ユーザ認証およびサービス提供を行うサーバ５とから構成される。
【００２４】
まず、認証されるペアを変更することでデータ収集端末子機のハンドオーバによる影響を削減することを考える。図１７で与えられた構成について考えると、センサに認証用の鍵断片Ｘを持たせ、データ収集端末子機に鍵断片Ｙを持たせることは必須である。これにより、データ収集端末子機が窃盗されたり解析されたりして１つのデータ収集端末子機の鍵断片が漏洩した場合でも、センサとのペアで認証される為になりすましによる攻撃を回避可能である。データ収集端末親機にも同様の理由で鍵断片Ｚを持たせることが必須である。
【００２５】
本実施の形態のセンサネットワークシステムでは、ツリー状に有線または無線で接続されたセンサ１（１−１〜１−３）とデータ収集端末子機２とデータ収集端末親機４とを設け、センサ１が鍵断片Ｘを予め保持し、データ収集端末親機４が鍵断片Ｚを予め保持するようになっている。そして、複数のデータ収集端末子機２については、ユーザが所持する情報端末３から鍵断片Ｙが与えられ、鍵断片Ｘを予め保持するセンサ１と鍵断片Ｙを与えられたデータ収集端末子機２と鍵断片Ｚを予め保持するデータ収集端末親機４の組み合わせで認証が行われる。
【００２６】
以下、本実施の形態のセンサネットワークシステムの各要素の構成と動作について説明する。図２はセンサネットワークシステムの動作を説明するフローチャートである。
まず、センサネットワークシステムからクラウドサービスの提供を受けたいユーザは、情報端末３を操作してサーバ５にログインし、クラウドサービスで使用したいセンサ１の識別番号と情報端末３の情報（例えばメールアドレス）とを事前に登録する（図２ステップＳ１００）。
【００２７】
図３は本実施の形態のセンサ１−１の構成を示すブロック図、図４はデータ収集端末子機２−１の構成を示すブロック図、図５は情報端末３の構成を示すブロック図、図６はデータ収集端末親機４の構成を示すブロック図、図７はサーバ５の構成を示すブロック図である。
【００２８】
図３に示すように、センサ１−１は、データ収集端末子機２−１，２−２と通信を行うための通信回路１０と、物理量を検出し、必要に応じて物理量から特徴量を抽出するセンサ回路部１１と、センサ全体を制御する制御部１２と、制御部１２のプログラム、センサ１に固有のＩＤ、および鍵断片Ｘを記憶する記憶装置１３とから構成される。制御部１２は、鍵送信部１４と、通信処理部１５とを備えている。
【００２９】
本発明のセンサ１−１は、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。センサ１−１のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って、本実施の形態または以下の実施の形態で説明する処理を実行する。
【００３０】
物理量を計測するセンサ１−１の例としては、例えば人のバイタルサインを計測するバイタルセンサや、加速度センサなどがある。ただし、本発明は、これらのセンサに限定されるものではないことは言うまでもない。なお、図３の例では、センサ１−１の構成を例に挙げて説明しているが、センサ１−２，１−３の構成もセンサ１−１と同様である。
【００３１】
図４に示すように、データ収集端末子機２−１は、センサ１と通信を行うための通信回路２０と、情報端末３やデータ収集端末親機４と通信を行うための通信回路２１と、データ収集端末子機全体を制御する制御部２２と、制御部２２のプログラムを記憶する記憶装置２３とから構成される。制御部２２は、鍵送信部２４と、通信処理部２５とを備えている。
【００３２】
本発明のデータ収集端末子機２−１は、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。データ収集端末子機２−１のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って、本実施の形態または以下の実施の形態で説明する処理を実行する。
【００３３】
センサ１とデータ収集端末子機２−１との間は有線で接続してもよいし、無線で接続してもよい。センサ１とデータ収集端末子機２−１との間を無線で接続する場合、通信回路１０，２０の無線通信規格としては、例えばＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）などがある。なお、図４の例では、データ収集端末子機２−１の構成を例に挙げて説明しているが、データ収集端末子機２−２の構成もデータ収集端末子機２−１と同様である。
【００３４】
図５に示すように、情報端末３は、ネットワーク６を介してサーバ５と通信を行うための通信回路３０と、データ収集端末子機２−１，２−２と通信を行うための通信回路３１と、情報端末全体を制御する制御部３２と、制御部３２のプログラム、および鍵断片Ｙを記憶する記憶装置３３と、タッチパネルやキーボード等の入力部３４と、液晶ディスプレイ等の表示部３５とから構成される。制御部３２は、登録部３６と、鍵送信部３７と、サービス享受部３８とを備えている。
【００３５】
本発明の情報端末３は、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。情報端末３のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って、本実施の形態または以下の実施の形態で説明する処理を実行する。
【００３６】
図６に示すように、データ収集端末親機４は、データ収集端末子機２−１，２−２と通信を行うための通信回路４０と、サーバ５と通信を行うための通信回路４１と、データ収集端末親機全体を制御する制御部４２と、制御部４２のプログラム、および鍵断片Ｚを記憶する記憶装置４３とから構成される。制御部４２は、登録受付部４４と、認証情報生成部４５と、通信処理部４６とを備えている。
【００３７】
本発明のデータ収集端末親機４は、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。データ収集端末親機４のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って、本実施の形態または以下の実施の形態で説明する処理を実行する。
【００３８】
図７に示すように、サーバ５は、ネットワーク６を介して他の機器と通信を行うための通信回路５０と、サーバ全体を制御する制御部５１と、制御部５１のプログラムを予め記憶する記憶装置５２と、タッチパネルやキーボード等の入力部５３と、液晶ディスプレイ等の表示部５４とから構成される。制御部５１は、登録受付部５５と、認証部５６と、サービス提供部５７とを備えている。
【００３９】
本発明のサーバ５は、ＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。サーバ５のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って、本実施の形態または以下の実施の形態で説明する処理を実行する。
【００４０】
情報端末３とデータ収集端末子機２−１，２−２との間は有線で接続してもよいし、無線で接続してもよい。同様に、データ収集端末親機４とデータ収集端末子機２−１，２−２との間は有線で接続してもよいし、無線で接続してもよい。情報端末３とデータ収集端末子機２−１，２−２との間、あるいはデータ収集端末親機４とデータ収集端末子機２−１，２−２との間を無線で接続する場合、通信回路２１，３１，４０の無線通信規格としては、例えばＷｉＦｉやＺｉｇＢｅｅなどがある。
【００４１】
また、情報端末３とサーバ５との間、あるいはデータ収集端末親機４とサーバ５との間を無線で接続する場合、通信回路３０，４１，５０の無線通信規格としては、例えばＷｉＦｉやＬＴＥ／３Ｇなどがある。
【００４２】
上記のように、ユーザが情報端末３の入力部３４を操作すると、情報端末３の登録部３６は、ユーザが希望するクラウドサービスを指定する情報とこのクラウドサービスで使用したいセンサ１の識別番号と情報端末３の情報（例えばメールアドレス）とを通信回路３０からサーバ５宛に送信する。ユーザは、例えばクラウドサービスで使用したいセンサ１の識別番号を情報端末３に入力したり、情報端末３の表示部３５に表示される使用可能なセンサ１の一覧の中から所望のセンサ１を選択したりすることで、センサ１を指定すればよい。
【００４３】
サーバ５の登録受付部５５は、情報端末３から送信されたセンサ１の識別番号と当該センサ１の既知のアドレス（例えばＭＡＣアドレス）とユーザの情報（例えばユーザの識別番号）と情報端末３の情報（例えばメールアドレス）とユーザが希望するクラウドサービスの識別番号とを含むサービス登録情報を記憶装置５２に格納する。このようなサービス登録情報の格納は、ユーザ毎およびクラウドサービス毎に行われる。また、サーバ５の登録受付部５５は、サービス登録情報を通信回路５０からデータ収集端末親機４宛に送信する。ただし、少なくとも情報端末３の情報についてはデータ収集端末親機４に送信しなくてもよい。
【００４４】
データ収集端末親機４の登録受付部４４は、サーバ５から送信されたサービス登録情報を記憶装置４３に格納する。このような格納は、ユーザ毎およびクラウドサービス毎に行われる。以上で、クラウドサービスの事前のユーザ登録処理が終了する。
【００４５】
次に、ユーザは、センサネットワークシステムが提供するクラウドサービスにログインする際に、情報端末３の入力部３４を操作してログインを指示する。この操作に応じて、情報端末３の鍵送信部３７は、記憶装置３３に予め記憶されている鍵断片Ｙとクラウドサービスの識別番号とを複数のデータ収集端末子機２−１，２−２に送信する（図２ステップＳ１０１）。
【００４６】
このとき、鍵送信部３７は、全てのデータ収集端末子機２に鍵断片Ｙを送信するのではなく、記憶装置３３に予め記憶されている端末登録情報に登録されているデータ収集端末子機２に鍵断片Ｙを送信する。端末登録情報は、鍵断片Ｙを送信すべきデータ収集端末子機２を示し、クラウドサービス毎に設定されている。この端末登録情報は、例えばユーザが入力部３４を操作して設定することが可能である。
【００４７】
なお、後述する実施の形態で説明するように、端末登録情報を使用せずに、ユーザが情報端末３を所望のデータ収集端末子機２にかざすことで、情報端末３から送信可能な範囲内のデータ収集端末子機２に鍵断片Ｙが送信されるようにしてもよい。この場合、ユーザは、所望のクラウドサービスで使用する複数のデータ収集端末子機２に情報端末３をかざす必要がある。
【００４８】
データ収集端末子機２−１の鍵送信部２４は、情報端末３から鍵断片Ｙを受信すると、この鍵断片Ｙをクラウドサービスの識別番号と対応付けて記憶装置２３に格納し、ユーザの認証処理を開始する（図２ステップＳ１０２）。具体的には、データ収集端末子機２−１の鍵送信部２４は、自装置との接続が確立しているセンサ１に対して鍵断片Ｘを要求する。
【００４９】
センサ１の鍵送信部１４は、データ収集端末子機２−１からの要求に応じて記憶装置１３から鍵断片Ｘを読み出し、この鍵断片Ｘを通信回路１０からデータ収集端末子機２−１へ送信させる。
【００５０】
データ収集端末子機２−１の鍵送信部２４は、通信回路２０を介してセンサ１からの鍵断片Ｘを受信すると、受信した鍵断片Ｘと記憶装置２３に記憶されている鍵断片Ｙと情報端末３から受信したクラウドサービスの識別番号とを通信回路２１からデータ収集端末親機４へ送信させる。鍵送信部２４は、自装置との接続が確立しているセンサ１が複数存在する場合には、これら複数のセンサ１から取得した鍵断片Ｘをデータ収集端末親機４へ送信する。
【００５１】
ここでは、データ収集端末子機２−１の鍵送信部２４の動作を例に挙げて説明しているが、情報端末３から鍵断片Ｙを受信したデータ収集端末子機２−２の鍵送信部２４の動作も同様である。
【００５２】
なお、鍵断片Ｘはセンサ１毎に異なる。一方、鍵断片Ｙはクラウドサービス毎に異なり、同一のクラウドサービスであれば同一の鍵断片Ｙが使用されることが好ましい。鍵を分割して、鍵断片Ｘ，Ｙ，Ｚをそれぞれセンサ１、情報端末３、データ収集端末親機４に対して発行する発行局（不図示）は適宜構築すればよいので、発行局についての詳細な説明は省略する。
【００５３】
次に、データ収集端末親機４の認証情報生成部４５は、データ収集端末子機２−１，２−２から鍵断片Ｘ，Ｙを受信すると、通信回路４１を介してサーバ５に対してクラウドサービスの識別番号と認証要求とを送信する（図２ステップＳ１０３）。
【００５４】
サーバ５の認証部５６は、データ収集端末親機４からの認証要求に応じて、ランダムな数値列であるチャレンジコードを通信回路５０を介してデータ収集端末親機４宛に返信する（図２ステップＳ１０４）。
【００５５】
データ収集端末親機４の認証情報生成部４５は、サーバ５からのチャレンジコードを受信すると、データ収集端末子機２−１，２−２から受信した鍵断片Ｘ，Ｙと記憶装置４３に記憶されている鍵断片Ｚとユーザまたは管理者が入力したｐｉｎコードとを用いて所定の鍵生成アルゴリズムに従って鍵を生成し、生成した鍵とサーバ５から受信したチャレンジコードとを用いて所定のアルゴリズムに従って数値列からなる認証情報（レスポンス）を計算し、この認証情報とクラウドサービスの識別番号とを通信回路４１を介してサーバ５宛に送信する（図２ステップＳ１０５）。
【００５６】
サーバ５の認証部５６は、データ収集端末親機４からの認証情報を受信すると、データ収集端末親機４へ送信したチャレンジコードと記憶装置５２に記憶されている検証鍵とを用いてデータ収集端末親機４と同様に所定のアルゴリズムに従って数値列からなるレスポンスを計算し、計算したレスポンスとデータ収集端末親機４から受信した認証情報とを比較し、クラウドサービスで使用されるセンサ１およびデータ収集端末２，４の認証を行い、認証結果とクラウドサービスの識別番号とをデータ収集端末親機４宛に返信する（図２ステップＳ１０６）。計算したレスポンスとデータ収集端末親機４から受信した認証情報とが一致すれば、認証成功となる。
【００５７】
なお、データ収集端末親機４の認証情報生成部４５は、ステップＳ１０５の処理をデータ収集端末子機２毎およびセンサ１毎に行う。したがって、ステップＳ１０６の処理についてもデータ収集端末子機２毎およびセンサ１毎に行われる。
【００５８】
データ収集端末親機４の認証情報生成部４５は、サーバ５から受信したセンサ１毎の認証結果を、データ収集端末子機２−１，２−２から受信したクラウドサービスの識別番号に対応するサービス登録情報に含まれる当該センサ１の識別番号と対応付けるようにして、記憶装置４３に格納する。こうして、クラウドサービスで使用されるセンサ１毎の認証結果がデータ収集端末親機４に登録される。
【００５９】
各センサ１の通信処理部１５は、センサ回路部１１が計測した物理量の情報と記憶装置１３に予め記憶されている固有のＩＤとを含むセンサデータを通信回路１０から送信させる（図２ステップＳ１０７）。
【００６０】
データ収集端末子機２−１，２−２の通信処理部２５は、通信回路２０がセンサ１から送信されたセンサデータを受信すると、受信したセンサデータを通信回路２１からデータ収集端末親機４宛に転送させる（図２ステップＳ１０８）。
【００６１】
データ収集端末親機４の通信処理部４６は、通信回路４０がデータ収集端末子機２−１，２−２から送信されたセンサデータを受信すると、記憶装置４３に記憶されているサービス登録情報を参照し、当該センサデータを送信したセンサ１が認証に成功したセンサとしてサービス登録情報に登録されている場合には、受信したセンサデータを通信回路４１からサーバ５宛に転送させる（図２ステップＳ１０９）。
【００６２】
サーバ５のサービス提供部５７は、通信回路５０がデータ収集端末親機４から送信されたセンサデータを受信すると、記憶装置５２に記憶されているサービス登録情報を参照して、当該センサデータを送信したセンサ１を使用するクラウドサービスを特定し、このサービスのユーザの情報端末３に対して、センサデータに基づくサービスを提供する（図２ステップＳ１１０）。上記のとおり、ユーザの情報端末３の情報は、サービス登録情報に登録されている。したがって、この情報を基にユーザの情報端末３にサービスを提供することが可能である。
【００６３】
クラウドサービスの例としては、例えばセンサ１で取得したユーザのバイタルサインを解析してユーザの診断を行い、診断の結果をユーザの情報端末３に送信する等のサービスがある。
【００６４】
情報端末３のサービス享受部３８は、サーバ５からネットワーク６を介して提供されるクラウドサービスに応じた処理を行う（図２ステップＳ１１１）。例えば上記のクラウドサービスの例で言えば、サーバ５から送信された診断結果をユーザに対して表示する等の処理を行うことになる。
【００６５】
なお、本実施の形態では、各センサ１に予め割り当てられた固有のＩＤとユーザが知り得るセンサ１の識別番号とを異なるものとしている。この場合には、センサ１のＩＤと識別番号との対応関係をデータ収集端末親機４とサーバ５のそれぞれの記憶装置４３，５２に予め登録しておけばよい。これにより、データ収集端末親機４とサーバ５とは、センサ１からのセンサデータに含まれるＩＤを基にセンサ１を特定して、サービス登録情報を参照することが可能になる。また、センサ１のＩＤと識別番号を同じものにしてもよいことは言うまでもない。
【００６６】
本実施の形態では、端末登録情報で予め決定されている複数のデータ収集端末子機２−１，２−２、あるいはユーザが情報端末３をかざした複数のデータ収集端末子機２−１，２−２に鍵断片Ｙを送信するので、同一のクラウドサービスについて複数のデータ収集端末子機２−１，２−２が持つ鍵断片Ｙが共通化される。つまり、認証に用いるデータ収集端末子機２−１，２−２の鍵断片が１種類になるため、鍵断片Ｘ２を予め保持するセンサ１−２と鍵断片Ｙを与えられたデータ収集端末子機２−１と鍵断片Ｚを予め保持するデータ収集端末親機４との組み合わせで認証が行われた後に、図１に示すようにセンサ１−２が移動したことにより、センサ１−２の接続先のデータ収集端末子機が２−１から２−２に切り替わったとしても、鍵断片Ｘ２，Ｙ，Ｚの組み合わせは変化しないので、再認証が行われることはない。したがって、本実施の形態では、センサ１の移動によるデータ収集端末子機２のハンドオーバ時の再認証によってデータの不通期間が生じることはなく、ユーザに提供中のクラウドサービスが中断することはない。
【００６７】
なお、本実施の形態の場合、データ収集端末子機２−１，２−２を窃盗され鍵断片Ｙが解析されてしまうと、データ収集端末子機２−１，２−２への成りすましが可能になってしまうため、鍵断片Ｙには有効期間を設けて、鍵断片Ｙの有効時間が解析に要する時間よりも短くなるように設定しておく必要がある。データ収集端末子機２−１，２−２の制御部２２は、鍵断片Ｙを受信した時点からの経過時間が所定の有効時間を超えると、記憶装置２３に記憶されている鍵断片Ｙを消去する。
【００６８】
本実施の形態による認証はＩｏＴに関するアプリケーションの中でも特にウェアラブル端末のような１日に一回程度充電や認証が必要な機器を用いたものに好適である。
なお、本実施の形態では、認証サーバとクラウドサービスを提供するクラウドサーバを同一のものとしているが、これに限るものではなく、認証部５６とを有する認証サーバと、登録受付部５５とサービス提供部５７とを有するクラウドサーバを分けてもよいことは言うまでもない。
【００６９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図８は本発明の第２の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図である。本実施の形態においても、センサネットワークシステムの構成と処理の流れは第１の実施の形態と同様であるので、図１〜図７の符号を用いて説明する。本実施の形態のセンサネットワークシステムは、第１の実施の形態の構成において情報端末３からデータ収集端末子機２−１，２−２への鍵断片Ｙの送信に、近距離無線通信を用いるものである。
【００７０】
第１の実施の形態では、情報端末３からデータ収集端末子機２−１，２−２への鍵断片Ｙの送信を有線、無線のどちらでもよいとしているが、本実施の形態では、鍵断片Ｙの送信をＦｅｌｉｃａ（登録商標）、ＭＩＦＡＲＥ（登録商標）などで使用されるＮＦＣ（Near Field Communication）等の近距離無線通信によって行う。この方法では、近距離でしか無線が飛ばないという特性を利用して鍵断片Ｙの送信を安全に行うことができる点が特徴となる。
【００７１】
第１の実施の形態では、鍵断片Ｙの輸送をＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の担体を用いて行うことも可能であったが、このような担体を用いることは窃盗や解析に対して脆弱になる恐れがある。
【００７２】
これに対して、本実施の形態では、ＮＦＣ等の近距離無線通信の標準機能によって一定のセキュリティ要件が満たされるので、鍵断片Ｙの安全性を高めることが可能である。加えて、ユーザが、ＮＦＣの機能を有する情報端末３をデータ収集端末子機２−１，２−２にかざすという行為と、認証及びセンシングの開始という論理的な動作とがリンクすることになるため、ユーザに分かりやすいインタフェースを提供可能であるという利点もある。
【００７３】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図９は本発明の第３の実施の形態に係るセンサネットワークシステムの構成を示すブロック図、図１０は本実施の形態に係るセンサネットワークシステムの動作を説明するフローチャートである。本実施の形態においても、センサネットワークシステムの構成は第１の実施の形態と同様であるので、図１、図３〜図７の符号を用いて説明する。本実施の形態のセンサネットワークシステムは、第１、第２の実施の形態において２台以上のデータ収集端末子機間で鍵断片Ｙの共有を行うことを特徴とするものである。
【００７４】
第１、第２の実施の形態では、ユーザが複数のデータ収集端末子機２−１，２−２に対して鍵断片Ｙを与える必要があった。この方法では、データ収集端末子機２の台数が増えるに従ってユーザの手間が増加し問題がある。特に、第２の実施の形態で説明したようにユーザが情報端末３をデータ収集端末子機２にかざす方法では、ユーザの手間が増大する。
【００７５】
これに対して、本実施の形態の情報端末３の鍵送信部３７は、ユーザがクラウドサービスにログインする際に、記憶装置３３に予め記憶されている端末登録情報に従って、この端末登録情報に登録されている複数台のデータ収集端末子機２のうち１台のデータ収集端末子機２のみに記憶装置３３に記憶されている鍵断片Ｙとクラウドサービスの識別番号と端末登録情報とを送信する（図１０ステップＳ１０１ａ）。
【００７６】
あるいは、ユーザが情報端末３を１台のデータ収集端末子機２にかざしたときに、情報端末３の鍵送信部３７が、送信可能な範囲内にある当該データ収集端末子機２に対して鍵断片Ｙとクラウドサービスの識別番号と端末登録情報とをＮＦＣ等の近距離無線通信で送信するようにしてもよい（ステップＳ１０１ａ）。図９の例では、データ収集端末子機２−１のみに鍵断片Ｙを送信している。
【００７７】
データ収集端末子機２−１の鍵送信部２４は、情報端末３から鍵断片Ｙとクラウドサービスの識別番号と端末登録情報とを受信すると、受信した情報を記憶装置２３に格納すると共に、端末登録情報に登録されている他のデータ収集端末子機２に転送する（図１０ステップＳ１１２）。図９の例では、データ収集端末子機２−１からデータ収集端末子機２−２に鍵断片Ｙが転送される。
【００７８】
データ収集端末子機２−２の鍵送信部２４は、データ収集端末子機２−１から鍵断片Ｙとクラウドサービスの識別番号と端末登録情報とを受信すると、受信した情報を記憶装置２３に格納すると共に、端末登録情報に登録されている他のデータ収集端末子機２に転送する。こうして、複数台のデータ収集端末子機２間で同一の鍵断片Ｙを共有することができる。
【００７９】
データ収集端末子機２間で転送する情報（鍵断片Ｙ、クラウドサービスの識別番号、端末登録情報）は同一なので、各データ収集端末子機２の鍵送信部２４は、他のデータ収集端末子機２から情報を受信した後で同じ情報を再び受信したときには、記憶装置２３に既に格納済の情報を新たに受信した情報で上書きしてしまってもよいし、上書きしなくてもよい。
【００８０】
なお、距離が離れたデータ収集端末子機２間で通信を行う必要があるので、情報端末３と例えばデータ収集端末子機２−１との間の通信にＮＦＣ等の近距離無線通信を用い、データ収集端末子機２間を無線で接続する場合には、各データ収集端末子機２の通信回路２１として、ＮＦＣ等の近距離無線通信用の通信回路と、ＮＦＣよりも通信距離の長いＷｉＦｉ等の無線ＬＡＮ（Local Area Network）用の通信回路とを設けておくことが望ましい。
【００８１】
本実施の形態によれば、複数台のデータ収集端末子機２に対してユーザの手間がかかる鍵断片情報受け渡しをすることなく、認証を行うことが可能である。通信の際に鍵断片Ｙが漏洩する可能性を少なくするため、無線ＬＡＮなどではＰＳＫ（Phase-Shift Keying）等による暗号化がなされていることが望ましい。その他の構成は第１、第２の実施の形態で説明したとおりである。
【００８２】
なお、本実施の形態では、情報端末３とデータ収集端末子機２との間、あるいはデータ収集端末子機２間で端末登録情報を送受信する例を挙げて説明しているが、端末登録情報を送受信しなくてもよい。この場合、情報端末３の鍵送信部３７は、１台のデータ収集端末子機２に鍵断片Ｙとクラウドサービスの識別番号と送信することになる（ステップＳ１０１ａ）。
【００８３】
データ収集端末子機２の鍵送信部２４は、情報端末３から鍵断片Ｙとクラウドサービスの識別番号とを受信すると、受信した情報を記憶装置２３に格納すると共に、送信可能な範囲内にある他のデータ収集端末子機２に対して鍵断片Ｙとクラウドサービスの識別番号とを例えば無線ＬＡＮ通信で転送する（ステップＳ１１２）。同様に、鍵送信部２４は、他のデータ収集端末子機２から鍵断片Ｙとクラウドサービスの識別番号とを受信すると、受信した情報を記憶装置２３に格納すると共に、送信可能な範囲内にある他のデータ収集端末子機２に対して鍵断片Ｙとクラウドサービスの識別番号とを転送する。
【００８４】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態においても、センサネットワークシステムの全体の構成は第１の実施の形態と同様であるので、図１〜図７の符号を用いて説明する。本実施の形態は、第１〜第３の実施の形態において、データ収集端末親機４にハードウェアアクセラレータを接続し、認証に必要な計算をハードウェアアクセラレータで行うことを特徴とするものである。
【００８５】
本発明の利用が好適なセンサネットワークの構成は図１６に示したようなツリー型のネットワーク構成である。図１１は本発明のセンサネットワークシステムにおける各構成要素の演算能力を示す図である。ユーザに近いセンサ１やデータ収集端末子機２には、長時間動作やユーザにストレスを与えないサイズ・形状が求められるため、低電力性が強く求められる。そのため、センサ１やデータ収集端末子機２のＣＰＵ、ＭＰＵは、電力・コストを重視して選定され、演算能力に重きは置かれない。
【００８６】
一方、上位のネットワークでは、クラウドコンピューティングによる分散処理やデータセンタの高度なサーバが利用可能になることが多いため、演算能力には余裕がある。その中で、認証に要する計算は非常に重いものが多い。
【００８７】
図１２はＲＳＡ署名１つの生成時間をＣＰＵの性能別に示す図、図１３はＭ−ｐｉｎによる１回の認証時間をＣＰＵの性能別に示す図である。図１２は、ＯｐｅｎＳＳＬでＲＳＡ１０２４の秘密鍵を生成する処理を、性能の異なるＣＰＵでそれぞれ行ったときの所要時間を示している。図１３は、Ｍ−ｐｉｎの認証技術により１台の端末の認証処理を、性能の異なるＣＰＵでそれぞれ行ったときの所要時間を示している。
【００８８】
図１２、図１３から明らかなように、マイクロコンピュータや組み込みＣＰＵの演算速度は、パーソナルコンピュータやサーバのＣＰＵに比べておよそ１／１００程度の速度でしかない。つまり、本発明にて用いようとしている多要素認証にも相応の時間がかかることが予想される。認証に時間がかかると、ユーザがセンサネットワークを利用する際に認証だけで秒単位の時間がかかってしまい、ユーザビリティを大きく損なってしまうことになる。
【００８９】
特に認証の際の演算で処理時間のかかるものは多倍長の整数に対して積を取った上でその法Ｍによる余りを求める演算がある。この演算は、有限体上の演算と言われ、ソフトウェアで実行した場合には非常に時間がかかることが知られている。また、楕円曲線暗号に類する暗号や認証方式では楕円曲線上の和やスカラー倍を求める計算が必要となり、非常に時間がかかる。一方、これらの演算はハードウェア上で実装することで速度を改善することが可能である。ハードウェアでは、特定の計算を一斉に並列に行うことが可能であり、演算速度の改善を実現できる。
【００９０】
本実施の形態では、図１４に示すように、データ収集端末親機４に、有限体上の演算機能と楕円スカラー倍の演算機能とを実装したハードウェアアクセラレータ７を接続し、データ収集端末親機４の認証情報生成部４５で行う演算（図２ステップＳ１０５）の少なくとも一部をハードウェアアクセラレータ７で行うようにする。こうして、時間のかかる演算をオフロードして認証速度を上げる。
【００９１】
この場合、有限体上の演算に関するハードウェアは市販品も多く販売されているが、楕円曲線上のスカラー倍算等は認証に用いる演算として最近採用されているものであるため、市販品では必要な演算が実装されていない場合も多い。その場合、新たに演算用のハードウェアをＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として実装する方法もあるが、ハードウェアアクセラレータ７としてＡＳＩＣを用いることはコスト上の問題がある。その場合、ハードウェアアクセラレータ７として、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）による演算ハードウェアを用いれば、任意に演算を書き換えることが可能になるため、新規格が登場した際にも非常に有用である。
【００９２】
本実施の形態によれば、演算能力が不足しているデータ収集端末親機４といったハードウェアでも、演算能力をハードウェアアクセラレータ７によって補うことが可能になるため、認証を素早く行うことが可能となり、ユーザに対してストレスの少ない認証機能を実現可能である。また、消費電力についても、特定機能を実装したハードウェアはソフトウェアによる逐次処理に比べて電力効率が優れているため、ユーザにとってはバッテリ寿命の延伸や電気代の低減という形でメリットをもたらすことが可能である。その他の構成は第１〜第３の実施の形態で説明したとおりである。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明は、センサからセンサデータを収集するセンサネットワークに適用することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１…センサ、２…データ収集端末子機、３…情報端末、４…データ収集端末親機、５…サーバ、６…ネットワーク、７…ハードウェアアクセラレータ、１０，２０，２１，３０，３１，４０，４１，５０…通信回路，１１…センサ回路部、１２，２２，３２，４２，５１…制御部、１３，２３，３３，４３，５２…記憶装置、１４…鍵送信部、１５，２５，４６…通信処理部、２４…鍵送信部、３４，５３…入力部、３５，５４…表示部、３６…登録部、３７…鍵送信部、３８…サービス享受部、４４…登録受付部、４５…認証情報生成部、５５…登録受付部、５６…認証部、５７…サービス提供部。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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