(57)【要約】【課題】事前の手続きなしに、通信の秘匿性及び親展性を保証可能とする。【解決手段】鍵生成部１１２は、セッション鍵２２を生成する。データ暗号化部１１３は、セッション鍵２２でデータ２１を暗号化して暗号化データ２４を生成する。鍵暗号化部１１４は、受信装置の公開鍵でセッション鍵２２を暗号化して暗号化セッション鍵２５を生成する。署名生成部１１５は、暗号化データ２４と暗号化セッション鍵２５とに対して、送信装置１００の秘密鍵で署名２７を生成する。送信部１１６は、暗号化データ２４と暗号化セッション鍵２５と署名２７とを含むメッセージ２８を受信装置に送信する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セッション鍵を生成する鍵生成部と、
前記鍵生成部によって生成された前記セッション鍵でデータを暗号化して暗号化データを生成するデータ暗号化部と、
受信装置の公開鍵で前記セッション鍵を暗号化して暗号化セッション鍵を生成する鍵暗号化部と、
前記データ暗号化部によって生成された前記暗号化データと、前記鍵暗号化部によって生成された前記暗号化セッション鍵とに対して、自身の秘密鍵で署名を生成する署名生成部と、
前記暗号化データと、前記暗号化セッション鍵と、前記署名生成部によって生成された前記署名とを含むメッセージを前記受信装置に送信する送信部と
を備える送信装置。
【請求項２】
セッション鍵を生成する鍵生成部と、
前記鍵生成部によって生成された前記セッション鍵で地図情報であるデータを暗号化して暗号化データを生成するデータ暗号化部と、
受信装置の公開鍵で前記セッション鍵を暗号化して暗号化セッション鍵を生成する鍵暗号化部と、
前記データ暗号化部によって生成された前記暗号化データと、前記鍵暗号化部によって生成された前記暗号化セッション鍵とに対して、自身の秘密鍵で署名を生成する署名生成部と、
前記暗号化データと、前記暗号化セッション鍵と、前記署名生成部によって生成された前記署名とを含むメッセージを前記受信装置に送信する送信部と
を備える送信装置。
【請求項３】
前記データ暗号化部は、認証暗号方式により前記データを暗号化する
請求項１又は２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記データ暗号化部は、ナンスを入力として前記認証暗号方式により前記データを暗号化し、
前記鍵暗号化部は、前記受信装置の前記公開鍵で前記ナンスを暗号化して暗号化ナンスを生成し、
前記署名生成部は、前記暗号化データと、前記暗号化セッション鍵と、前記暗号化ナンスとに対して前記署名を生成し、
前記送信部は、前記暗号化ナンスを含む前記メッセージを送信する
請求項３に記載の送信装置。
【請求項５】
暗号化データと、暗号化セッション鍵と、前記暗号化データ及び前記暗号化セッション鍵に対して生成された署名とを含むメッセージを受信する受信部と、
前記受信部によって受信された前記メッセージの送信元である送信装置の公開鍵で、前記メッセージに含まれる前記署名を検証する検証部と、
前記検証部による前記署名の検証が成功した場合に、自身の秘密鍵で、前記メッセージに含まれる前記暗号化セッション鍵を復号してセッション鍵を生成する鍵復号部と、
前記鍵復号部によって生成された前記セッション鍵で、前記メッセージに含まれる前記暗号化データを復号してデータを生成するデータ復号部と
を備える受信装置。
【請求項６】
暗号化データと、暗号化セッション鍵と、前記暗号化データ及び前記暗号化セッション鍵に対して生成された署名とを含むメッセージを受信する受信部と、
前記受信部によって受信された前記メッセージの送信元である送信装置の公開鍵で、前記メッセージに含まれる前記署名を検証する検証部と、
前記検証部による前記署名の検証が成功した場合に、自身の秘密鍵で、前記メッセージに含まれる前記暗号化セッション鍵を復号してセッション鍵を生成する鍵復号部と、
前記鍵復号部によって生成された前記セッション鍵で、前記メッセージに含まれる前記暗号化データを復号して地図情報であるデータを生成するデータ復号部と
を備える受信装置。
【請求項７】
前記データ復号部は、認証暗号方式により前記暗号化データを復号する
請求項５又は６に記載の受信装置。
【請求項８】
前記受信部は、暗号化ナンスを含むメッセージを受信し、
前記鍵復号部は、自身の前記秘密鍵で、前記暗号化ナンスを復号してナンスを生成し、
前記データ復号部は、前記ナンスを入力として前記認証暗号方式により前記暗号化データを復号する
請求項７に記載の受信装置。
【請求項９】
暗号化データと、暗号化セッション鍵と、前記暗号化データ及び前記暗号化セッション鍵に対して生成された署名とを含むメッセージを受信する受信部と、
前記受信部によって受信された前記メッセージの送信元である送信装置の公開鍵で、前記メッセージに含まれる前記署名を検証する検証部と、
前記検証部による前記署名の検証が成功した場合に、自身の秘密鍵で、前記メッセージに含まれる前記暗号化セッション鍵を復号してセッション鍵を生成する鍵復号部と、
前記鍵復号部によって生成された前記セッション鍵で、前記メッセージに含まれる前記暗号化データを復号して地図情報を生成するデータ復号部と、
前記データ復号部によって生成された地図情報に基づき、第２地図情報を生成する地図生成部と、
第２セッション鍵を生成する鍵生成部と、
前記鍵生成部によって生成された前記第２セッション鍵で前記第２地図情報を暗号化して第２暗号化データを生成するデータ暗号化部と、
受信装置の公開鍵で前記第２セッション鍵を暗号化して第２暗号化セッション鍵を生成する鍵暗号化部と、
前記データ暗号化部によって生成された前記第２暗号化データと、前記鍵暗号化部によって生成された前記第２暗号化セッション鍵とに対して、自身の秘密鍵で第２署名を生成する署名生成部と、
前記第２暗号化データと、前記第２暗号化セッション鍵と、前記署名生成部によって生成された前記第２署名とを含む第２メッセージを前記受信装置に送信する送信部と
を備える地図編集装置。
【請求項１０】
前記データ復号部は、認証暗号方式により前記暗号化データを復号する
請求項９に記載の地図編集装置。
【請求項１１】
前記受信部は、暗号化ナンスを含むメッセージを受信し、
前記鍵復号部は、自身の前記秘密鍵で、前記暗号化ナンスを復号してナンスを生成し、
前記データ復号部は、前記ナンスを入力として前記認証暗号方式により前記暗号化データを復号する
請求項１０に記載の地図編集装置。
【請求項１２】
前記データ暗号化部は、認証暗号方式により前記第２地図情報を暗号化する
請求項９に記載の地図編集装置。
【請求項１３】
前記データ暗号化部は、第２ナンスを入力として前記認証暗号方式により前記第２地図情報を暗号化し、
前記鍵暗号化部は、前記受信装置の前記公開鍵で前記第２ナンスを暗号化して第２暗号化ナンスを生成し、
前記署名生成部は、前記第２暗号化データと、前記第２暗号化セッション鍵と、前記第２暗号化ナンスとに対して前記署名を生成し、
前記送信部は、前記暗号化ナンスを含む前記第２メッセージを送信する
請求項１２に記載の地図編集装置。
【請求項１４】
暗号化データと、暗号化セッション鍵と、前記暗号化データ及び前記暗号化セッション鍵に対して生成された署名とを含むメッセージを受信する受信部と、
前記受信部によって受信された前記メッセージの送信元である送信装置の公開鍵で、前記メッセージに含まれる前記署名を検証する検証部と、
前記検証部による前記署名の検証が成功した場合に、自身の秘密鍵で、前記メッセージに含まれる前記暗号化セッション鍵を復号してセッション鍵を生成する鍵復号部と、
前記鍵復号部によって生成された前記セッション鍵で、前記メッセージに含まれる前記暗号化データを復号して地図情報を生成するデータ復号部と、
前記データ復号部によって生成された前記地図情報に基づき、車両の制御を行う制御部と
を備える車両制御装置。
【請求項１５】
前記データ復号部は、認証暗号方式により前記暗号化データを復号する
請求項１４に記載の車両制御装置。
【請求項１６】
前記受信部は、暗号化ナンスを含むメッセージを受信し、
前記鍵復号部は、自身の前記秘密鍵で、前記暗号化ナンスを復号してナンスを生成し、
前記データ復号部は、前記ナンスを入力として前記認証暗号方式により前記暗号化データを復号する
請求項１５に記載の車両制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子的に作成されたデータの通信技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、暗号機能付きのファクシミリ装置について記載されている。
特許文献１に記載された技術では、まず、ＤＨ（Ｄｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎ）型の鍵共有方式により、データの送信側と受信側とで共有鍵が共有される。そして、送信側は、共有鍵を用いて宛名情報及び画データを暗号化して暗号文を生成し、暗号文を受信側に送信する。受信側は、共有鍵を用いて暗号文を復号して、宛名情報及び画データを生成する。受信側は、宛名情報に対するパスワードが入力された場合のみ、画データを印字する。
これにより、特許文献１では、通信の秘匿性と、宛先のみで復号できることを保証する親展性とを保障していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１２２５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術では、鍵共有をするために事前通信を行う必要があった。また、親展性を保証するために、宛名情報に対するパスワードも、何らかの方法で共有する必要があった。このように、通信の秘匿性及び親展性を保証可能とするためには、通信対象のデータを通信する前に行われる事前手続きが送信側と受信側との間で必要となっていた。
この発明は、事前の手続きなしに、通信の秘匿性及び親展性を保証可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る送信装置は、
セッション鍵を生成する鍵生成部と、
前記鍵生成部によって生成された前記セッション鍵でデータを暗号化して暗号化データを生成するデータ暗号化部と、
受信装置の公開鍵で前記セッション鍵を暗号化して暗号化セッション鍵を生成する鍵暗号化部と、
前記データ暗号化部によって生成された前記暗号化データと、前記鍵暗号化部によって生成された前記暗号化セッション鍵とに対して、自身の秘密鍵で署名を生成する署名生成部と、
前記暗号化データと、前記暗号化セッション鍵と、前記署名生成部によって生成された前記署名とを含むメッセージを前記受信装置に送信する送信部と
を備える。
【発明の効果】
【０００６】
この発明では、セッション鍵でデータを暗号化した暗号化データと、受信装置の公開鍵でセッション鍵を暗号化した暗号化セッション鍵と、暗号化データ及び暗号化セッション鍵に対して、自身の秘密鍵で生成した署名とを含むメッセージを送信する。これにより、事前の手続きなしに、通信の秘匿性及び親展性を保証可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１に係る通信システム１０の構成図。
【図２】実施の形態１に係る送信装置１００の構成図。
【図３】実施の形態１に係る受信装置２００の構成図。
【図４】実施の形態１に係る送信装置１００の動作を示すフローチャート。
【図５】実施の形態１に係るメッセージ２８の構造図。
【図６】実施の形態１に係る受信装置２００の動作を示すフローチャート。
【図７】実施の形態１に係る通信システム１０の効果の説明図。
【図８】実施の形態１に係る通信システム１０の効果の一覧図。
【図９】変形例２に係る送信装置１００の構成図。
【図１０】変形例２に係る受信装置２００の構成図。
【図１１】実施の形態２に係る通信システム１０を適用したダイナミックマップを配信するシステムを示す図。
【図１２】実施の形態３に係る通信システム１０を適用したダイナミックマップを配信するシステムを示す図。
【図１３】実施の形態３に係る地図管理装置３００の構成図。
【図１４】実施の形態３に係る地図編集装置４００の構成図。
【図１５】実施の形態３に係る車両制御装置５００の構成図。
【図１６】実施の形態３に係る地図編集装置４００の動作を示すフローチャート。
【図１７】実施の形態３に係る車両制御装置５００の動作を示すフローチャート。
【図１８】実施の形態４に係る通信システム１０を適用した衛星通信システムを示す図。
【図１９】実施の形態４に係る通信システム１０を適用した衛星通信システムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
実施の形態１．
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１を参照して、実施の形態１に係る通信システム１０の構成を説明する。
通信システム１０は、送信装置１００と受信装置２００とを備える。送信装置１００と受信装置２００とは、伝送路９００を介して接続されている。伝送路９００は、具体例としては、インターネットといったネットワークである。
なお、通信システム１０は、送信装置１００と受信装置２００との両方の機能を備える通信装置を備えていてもよい。
【０００９】
図２を参照して、実施の形態１に係る送信装置１００の構成を説明する。
送信装置１００は、プロセッサ１１０と、メモリ１２０と、ストレージ１３０と、通信インタフェース１４０とのハードウェアを備える。プロセッサ１１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
【００１０】
送信装置１００は、機能構成要素として、データ受付部１１１と、鍵生成部１１２と、データ暗号化部１１３と、鍵暗号化部１１４と、署名生成部１１５と、送信部１１６とを備える。送信装置１００の各機能構成要素の機能はソフトウェアにより実現される。
ストレージ１３０には、送信装置１００の各機能構成要素の機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、プロセッサ１１０によりメモリ１２０に読み込まれ、プロセッサ１１０によって実行される。これにより、送信装置１００の各機能構成要素の機能が実現される。
【００１１】
図３を参照して、実施の形態１に係る受信装置２００の構成を説明する。
受信装置２００は、プロセッサ２１０と、メモリ２２０と、ストレージ２３０と、通信インタフェース２４０とのハードウェアを備える。プロセッサ２１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
【００１２】
受信装置２００は、機能構成要素として、受信部２１１と、検証部２１２と、鍵復号部２１３と、データ復号部２１４とを備える。受信装置２００の各機能構成要素の機能はソフトウェアにより実現される。
ストレージ２３０には、受信装置２００の各機能構成要素の機能を実現するプログラムが記憶されている。このプログラムは、プロセッサ２１０によりメモリ２２０に読み込まれ、プロセッサ２１０によって実行される。これにより、受信装置２００の各機能構成要素の機能が実現される。
【００１３】
プロセッサ１１０，２１０は、プロセッシングを行うＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。プロセッサ１１０，２１０は、具体例としては、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。
【００１４】
メモリ１２０，２２０は、データを一時的に記憶する記憶装置である。メモリ１２０，２２０は、具体例としては、ＳＲＡＭ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。
【００１５】
ストレージ１３０，２３０は、データを保管する記憶装置である。ストレージ１３０，２３０は、具体例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）である。また、ストレージ１３０，２３０は、ＳＤ（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ）メモリカード、ＣＦ（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ）、ＮＡＮＤフラッシュ、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ブルーレイ（登録商標）ディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）といった可搬記憶媒体であってもよい。
【００１６】
通信インタフェース１４０，２４０は、外部の装置と通信するためのインタフェースである。通信インタフェース１４０，２４０は、具体例としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）、ＨＤＭＩ（登録商標，Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）のポートである。
【００１７】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図４及び図５を参照して、実施の形態１に係る通信システム１０の動作を説明する。
実施の形態１に係る通信システム１０の動作のうち、送信装置１００の動作は、実施の形態１に係る送信方法に相当する。また、実施の形態１に係る通信システム１０の動作のうち、送信装置１００の動作は、実施の形態１に係る送信プログラムの処理に相当する。
実施の形態１に係る通信システム１０の動作のうち、受信装置２００の動作は、実施の形態１に係る受信方法に相当する。また、実施の形態１に係る通信システム１０の動作のうち、受信装置２００の動作は、実施の形態１に係る受信プログラムの処理に相当する。
【００１８】
図４を参照して、実施の形態１に係る送信装置１００の動作を説明する。
（ステップＳ１１：データ受付処理）
データ受付部１１１は、通信インタフェース１４０を介して送信対象のデータ２１の入力を受け付ける。データ２１は、送信装置１００のユーザによって入力装置等が操作され、入力される。
【００１９】
（ステップＳ１２：鍵生成処理）
鍵生成部１１２は、セッション鍵２２とナンス２３とを生成する。具体例としては、鍵生成部１１２は、２つの乱数を生成し、一方の乱数をセッション鍵２２とし、他方の乱数をナンス２３とする。
ここでは、後述するデータ暗号化処理で用いる認証暗号アルゴリズムで、入力としてナンス２３を用いることを想定した。そのため、鍵生成部１１２がナンス２３を生成するとした。しかし、認証暗号アルゴリズムで、ナンス２３が必要ない場合には、ナンス２３を生成する必要はない。
【００２０】
（ステップＳ１３：データ暗号化処理）
データ暗号化部１１３は、ステップＳ１２で生成されたセッション鍵２２で、ステップＳ１１で受け付けされたデータ２１を暗号化して、暗号化データ２４を生成する。
具体的には、データ暗号化部１１３は、ステップＳ１２で生成されたセッション鍵２２及びナンス２３と、ステップＳ１１で受付されたデータ２１とを入力として、認証暗号アルゴリズムを実行して、暗号化データ２４を生成する。暗号化データ２４には、データ２１が暗号化された暗号文と、暗号文が改ざんされていないという完全性を保障する認証タグとが含まれる。
【００２１】
（ステップＳ１４：鍵暗号化処理）
鍵暗号化部１１４は、受信装置２００の公開鍵ｒｐｋで、ステップＳ１２で生成されたセッション鍵２２を暗号化して、暗号化セッション鍵２５を生成する。また、鍵暗号化部１１４は、受信装置２００の公開鍵ｐｒｋでナンス２３を暗号化して暗号化ナンス２６を生成する。
受信装置２００の公開鍵ｒｐｋは、受信装置２００が保持する秘密鍵ｒｓｋと対をなす公開鍵である。受信装置２００の公開鍵ｒｐｋは、公開されており、容易に入手可能である。
【００２２】
（ステップＳ１５：署名生成処理）
署名生成部１１５は、ステップＳ１３で生成された暗号化データ２４と、ステップＳ１４で生成された暗号化セッション鍵２５及び暗号化ナンス２６とに対して、送信装置１００の秘密鍵ｔｓｋで署名２７を生成する。
具体的には、署名生成部１１５は、送信装置１００の秘密鍵ｔｓｋと、暗号化データ２４と暗号化セッション鍵２５と暗号化ナンス２６とを結合した結合データとを入力として、署名生成アルゴリズムを実行して、署名２７を生成する。
【００２３】
（ステップＳ１６：送信処理）
送信部１１６は、図５に示すように、ステップＳ１３で生成された暗号化データ２４と、ステップＳ１４で生成された暗号化セッション鍵２５及び暗号化ナンス２６と、ステップＳ１５で生成された署名２７とを含むメッセージ２８を、通信インタフェース１４０を介して受信装置２００に送信する。
【００２４】
図６を参照して、実施の形態１に係る受信装置２００の動作を説明する。
（ステップＳ２１：受信処理）
受信部２１１は、通信インタフェース２４０を介して、図４のステップＳ１６で送信されたメッセージ２８を受信する。
【００２５】
（ステップＳ２２：検証処理）
検証部２１２は、ステップＳ２１で受信されたメッセージ２８の送信元である送信装置１００の公開鍵ｔｐｋで、メッセージ２８に含まれる署名２７を検証する。検証部２１２は、署名２７の検証に成功した場合には、処理をステップＳ２３に進める。一方、検証部２１２は、署名２７の検証に失敗した場合には、処理を終了する。
具体的には、検証部２１２は、送信装置１００の公開鍵ｔｐｋと、署名２７と、暗号化データ２４と暗号化セッション鍵２５と暗号化ナンス２６とを結合した結合データとを入力として、検証アルゴリズムを実行して、署名２７を検証する。検証アルゴリズムは、図４のステップＳ１５で実行された署名生成アルゴリズムに対応するアルゴリズムである。
【００２６】
（ステップＳ２３：鍵復号処理）
鍵復号部２１３は、受信装置２００の秘密鍵ｒｓｋで、メッセージ２８に含まれる暗号化セッション鍵２５を復号して、セッション鍵２２を生成する。また、鍵復号部２１３は、受信装置２００の秘密鍵ｒｓｋで、メッセージ２８に含まれる暗号化ナンス２６を復号して、ナンス２３を生成する。
【００２７】
（ステップＳ２４：データ復号処理）
データ復号部２１４は、ステップＳ２３で生成されたセッション鍵２２で、メッセージ２８に含まれる暗号化データ２４を復号してデータ２１を生成する。
具体的には、データ復号部２１４は、ステップＳ２３で生成されたセッション鍵２２及びナンス２３と、メッセージ２８に含まれる暗号化データ２４とを入力として、復号アルゴリズムを実行して、データ２１を生成する。復号アルゴリズムは、図４のステップＳ１３で実行された認証暗号アルゴリズムに対応するアルゴリズムである。
【００２８】
＊＊＊実施の形態１の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態１に係る通信システム１０では、セッション鍵２２でデータ２１を暗号化した暗号化データ２４と、受信装置２００の公開鍵ｒｐｋでセッション鍵２２を暗号化した暗号化セッション鍵２５と、暗号化データ２４及び暗号化セッション鍵２５に対して、送信装置１００の秘密鍵ｔｓｋで生成した署名２７とを含むメッセージ２８を送信する。これにより、事前の手続きなしに、通信の秘匿性及び親展性を保証可能となる。
【００２９】
図７を参照して、実施の形態１に係る通信システム１０の効果を説明する。
一般的な暗号通信では、鍵セットアップ後に、認証処理を行い、セッション鍵の共有処理を行った後に、暗号化されたデータの通信が行われる。つまり、暗号化されたデータの通信前に、認証処理と、セッション鍵の共有処理という手続きが必要になる。認証処理と、セッション鍵の共有処理とのそれぞれについても、送信側と受信側とでセッションの確立が必要になる。なお、ここでの鍵セットアップは、共通鍵暗号方式の場合には、鍵の共有であり、公開鍵暗号方式の場合には、鍵ペアの生成及び配布である。
これに対して、実施の形態１に係る通信システム１０では、鍵セットアップ後に、暗号化データ２４と暗号化セッション鍵２５と署名２７とを含むメッセージ２８を送信する。つまり、送信側と受信側とで１度だけセッションを確立すればよい。なお、ここでの鍵セットアップは、公開鍵暗号方式における鍵ペアの生成及び配布である。
【００３０】
図８を参照して、実施の形態１に係る通信システム１０の効果を詳細に説明する。
実施の形態１に係る通信システム１０では、公開鍵暗号方式による暗号化と、公開鍵暗号方式による署名と、認証暗号方式による暗号化とが行われる。
【００３１】
公開鍵暗号方式による暗号化では、受信装置２００の公開鍵ｒｐｋが暗号化鍵となり、受信装置２００の秘密鍵ｒｓｋが復号鍵となる。受信装置２００の公開鍵ｒｐｋが暗号化鍵となるため、宛先のみで復号できるという親展性を保障できる。また、データ２１を受信装置２００のみに送信しており、かつ、データ２１が第三者に漏えいした場合には、漏えい元は受信装置２００であると特定することができる。
【００３２】
公開鍵暗号方式による署名では、送信装置１００の秘密鍵ｔｓｋが暗号化鍵（署名鍵）となり、送信装置１００の公開鍵ｔｐｋが復号鍵（検証鍵）となる。送信装置１００の秘密鍵ｔｓｋが暗号化鍵となるため、送信元が送信装置１００であるという真正性を保障できる。また、データ２１が改ざんされていないという完全性を保障できる。
なお、署名２７は、暗号化データ２４と暗号化セッション鍵２５と暗号化ナンス２６とに対して生成されている。そのため、完全性が保障されるのは、暗号化データ２４と暗号化セッション鍵２５と暗号化ナンス２６とである。しかし、これらの完全性が保障される結果、データ２１の完全性も保障される。
【００３３】
認証暗号方式による暗号化では、セッション鍵２２が暗号化鍵及び復号鍵となる。認証暗号方式による暗号化では、認証タグが生成され、データ２１が改ざんされていないという完全性を保障できる。また、データ２１が暗号化されるため、第三者から秘匿されるという秘匿性を保障できる。
【００３４】
公開鍵暗号方式による暗号化に比べて、認証暗号による暗号化は、計算量が少なく、処理速度が速い。実施の形態１では、データ２１は認証暗号により暗号化される。そのため、データ２１のサイズが大きい場合には、データ２１を公開鍵暗号方式により暗号化する場合に比べて、送信装置１００及び受信装置２００の処理負荷を小さくすることができる。
【００３５】
＊＊＊他の構成＊＊＊
＜変形例１＞
実施の形態１では、認証暗号方式によりデータ２１を暗号化した。認証暗号方式に代えて、共通鍵暗号方式を用いてもよい。共通鍵暗号方式を用いた場合、認証タグによるデータ２１の完全性の保証はされなくなる。しかし、公開鍵暗号方式による署名でデータ２１の完全性は保証されているため、実施の形態１と同等の効果を奏することができる。
【００３６】
＜変形例２＞
実施の形態１では、送信装置１００及び受信装置２００の各機能構成要素の機能がソフトウェアで実現された。しかし、変形例２として、送信装置１００及び受信装置２００の各機能構成要素の機能はハードウェアで実現されてもよい。この変形例２について、実施の形態１と異なる点を説明する。
【００３７】
図９を参照して、変形例２に係る送信装置１００の構成を説明する。
各機能構成要素の機能がハードウェアで実現される場合、送信装置１００は、プロセッサ１１０とメモリ１２０とストレージ１３０とに代えて、電子回路１５０を備える。電子回路１５０は、送信装置１００の各部の機能とメモリ１２０とストレージ１３０との機能とを実現する専用の電子回路である。
【００３８】
図１０を参照して、変形例２に係る受信装置２００の構成を説明する。
各機能構成要素の機能がハードウェアで実現される場合、受信装置２００は、プロセッサ２１０とメモリ２２０とストレージ２３０とに代えて、電子回路２５０を備える。電子回路２５０は、受信装置２００の各部の機能とメモリ２２０とストレージ２３０との機能とを実現する専用の電子回路である。
【００３９】
電子回路１５０，２５０は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ロジックＩＣ、ＧＡ（Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）が想定される。
送信装置１００の各部の機能を１つの電子回路１５０で実現してもよいし、送信装置１００の各部の機能を複数の電子回路１５０に分散させて実現してもよい。同様に、受信装置２００の各部の機能を１つの電子回路２５０で実現してもよいし、受信装置２００の各部の機能を複数の電子回路２５０に分散させて実現してもよい。
【００４０】
＜変形例３＞
変形例３として、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。つまり、送信装置１００の各機能構成要素のうち、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。同様に、受信装置２００の各機能構成要素のうち、一部の機能がハードウェアで実現され、他の機能がソフトウェアで実現されてもよい。
【００４１】
プロセッサ１１０，２１０とメモリ１２０，２２０とストレージ１３０，２３０と電子回路１５０，２５０とを、処理回路という。つまり、送信装置１００及び受信装置２００の各部の機能は、処理回路により実現される。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態２は、通信システム１０を、ダイナミックマップを配信するためのシステムに適用する点が実施の形態１と異なる。実施の形態２では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
【００４３】
＊＊＊概要の説明＊＊＊
衛星測位技術の普及に伴って、３次元位置情報を用いた自動運転が検討されており、地図情報の高度化技術（ダイナミックマップ）のための研究開発が行われている。
ダイナミックマップは、静的情報、准静的情報、准動的情報及び動的情報等の層の情報を含む。ダイナミックマップにおいて、各階層の情報は紐付けされている。静的情報は、路面情報、車線情報および３次元構造物情報などの情報である。准静的情報は、交通規制情報、道路工事情報および広域気象情報などの情報である。准動的情報は、事故情報、渋滞情報および狭域気象情報などの情報である。動的情報は、周辺車両、歩行者情報および信号情報などの情報である。
【００４４】
自動運転用ダイナミックマップは、自動運転車両またはカーナビゲーション装置に搭載される。
例えば、自動運転用ダイナミックマップは、基盤地図情報（静的情報）に、地図会社専用のアプリケーションデータと、自動車会社専用のアプリケーションデータとが付加されて構成される。
【００４５】
基盤地図情報は、移動計測装置によって得られた計測データに基づいて生成される情報である。地図管理装置が、基盤地図情報を管理し、基盤地図情報を地図会社装置に提供する。地図会社装置は、地図会社で管理される装置である。
地図会社装置は、地図管理装置から取得した基盤地図情報の一部または全てを改変して地図会社データを生成し、地図会社データを自動車会社装置に提供する。地図会社データは、地図会社専用のアプリケーションデータである。自動車会社装置は、自動車会社で管理される装置である。
自動車会社装置は、地図会社装置から取得した地図会社データの一部または全てを改変して自動車会社データを生成し、自動車会社データを自動運転車両に提供する。自動車会社データは、自動車会社専用のアプリケーションデータである。
自動運転車両に搭載された車両制御装置は、自動車会社装置から取得した自動車会社データに基づいて、自動運転を行う。
【００４６】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１１に示すように、通信システム１０はダイナミックマップを配信するシステムに適用される。
基盤地図情報を配信する場合には、地図管理装置が送信装置１００として基盤地図情報を送信し、地図会社装置が受信装置２００として基盤地図情報を受信する。
地図会社データを配信する場合には、地図会社装置が送信装置１００として地図会社データを送信し、自動車会社装置が受信装置２００として地図会社データを受信する。
自動車会社データを配信する場合には、自動車会社装置が送信装置１００として自動車会社データを送信し、車両制御装置が受信装置２００として自動車会社データを受信する。
【００４７】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図４及び図５を参照して、実施の形態２に係る通信システム１０の動作を説明する。
【００４８】
図４を参照して、実施の形態１に係る送信装置１００の動作を説明する。
ステップＳ１２からステップＳ１６の処理は、実施の形態１と同じである。
【００４９】
（ステップＳ１１：データ受付処理）
データ受付部１１１は、通信インタフェース１４０を介して送信対象の地図情報であるデータ２１の入力を受け付ける。
基盤地図情報を配信する場合には、地図情報は基盤地図情報であり、地図会社データを配信する場合には、地図情報は地図会社データであり、自動車会社データを配信する場合には、地図情報は自動車会社データである。
【００５０】
図５を参照して、実施の形態２に係る受信装置２００の動作を説明する。
ステップＳ２１からステップＳ２３の処理は、実施の形態１と同じである。
【００５１】
（ステップＳ２４：データ復号処理）
データ復号部２１４は、ステップＳ２３で生成されたセッション鍵２２で、メッセージ２８に含まれる暗号化データ２４を復号して地図情報であるデータ２１を生成する。
【００５２】
＊＊＊実施の形態２の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態２に係る通信システム１０では、ダイナミックマップを配信することができる。ダイナミックマップは、データサイズが大きく暗号化処理に時間がかかる。しかし、実施の形態２に係る通信システム１０では、ダイナミックマップである地図情報を、公開鍵暗号方式に比べて計算量の少ない認証暗号方式により暗号化する。そのため、送信装置１００及び受信装置２００の処理負荷を小さくできる。
【００５３】
実施の形態３．
実施の形態２では、２つの装置のうち一方を送信装置１００とし、他方を受信装置２００として、２つの装置間に通信システム１０を適用した。
実施の形態３は、送信装置１００と受信装置２００との少なくともいずれかの機能を、地図管理装置と地図会社装置と自動車会社装置と車両制御装置とに持たせることにより、通信システム１０をダイナミックマップを配信するシステムに適用する点が実施の形態２と異なる。実施の形態３では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
【００５４】
＊＊＊構成の説明＊＊＊
図１２に示すように、通信システム１０はダイナミックマップを配信するシステムに適用される。
地図管理装置３００は、送信装置１００の機能を備える。
地図会社装置と自動車会社装置とは、送信装置１００及び受信装置２００の機能を備える。地図会社装置と自動車会社装置とは、受信した地図情報を編集して新たな地図情報を生成し、生成した地図情報を送信するので、地図編集装置４００と呼ぶ。
車両制御装置５００は、受信装置２００の機能を備える。
【００５５】
図１３を参照して、実施の形態３に係る地図管理装置３００の構成を説明する。
地図管理装置３００は、プロセッサ３１０と、メモリ３２０と、ストレージ３３０と、通信インタフェース３４０とのハードウェアを備える。プロセッサ３１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
地図管理装置３００は、送信装置１００が備える機能構成要素と同一の機能構成要素を備える。
【００５６】
図１４を参照して、実施の形態３に係る地図編集装置４００の構成を説明する。
地図編集装置４００は、プロセッサ４１０と、メモリ４２０と、ストレージ４３０と、通信インタフェース４４０とのハードウェアを備える。プロセッサ４１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
地図編集装置４００は、送信装置１００及び受信装置２００が備える機能構成要素に加え、地図生成部４１１を備える。地図生成部４１１は、他の機能構成要素と同様に、ソフトウェアにより実現される。地図生成部４１１は、ハードウェアにより実現されてもよい。
【００５７】
図１５を参照して、実施の形態３に係る車両制御装置５００の構成を説明する。
車両制御装置５００は、プロセッサ５１０と、メモリ５２０と、ストレージ５３０と、通信インタフェース５４０とのハードウェアを備える。プロセッサ５１０は、信号線を介して他のハードウェアと接続され、これら他のハードウェアを制御する。
車両制御装置５００は、送信装置１００が備える機能構成要素に加え、制御部５１１を備える。制御部５１１は、他の機能構成要素と同様に、ソフトウェアにより実現される。制御部５１１は、ハードウェアにより実現されてもよい。
【００５８】
＊＊＊動作の説明＊＊＊
図１６及び図１７を参照して、実施の形態３に係る通信システム１０の動作を説明する。
実施の形態３に係る通信システム１０の動作のうち、地図管理装置３００の動作は、実施の形態３に係る地図管理方法に相当する。また、実施の形態３に係る通信システム１０の動作のうち、地図管理装置３００の動作は、実施の形態３に係る地図管理プログラムの処理に相当する。
実施の形態３に係る通信システム１０の動作のうち、地図編集装置４００の動作は、実施の形態３に係る地図編集方法に相当する。また、実施の形態３に係る通信システム１０の動作のうち、地図編集装置４００の動作は、実施の形態３に係る地図編集プログラムの処理に相当する。
実施の形態３に係る通信システム１０の動作のうち、車両制御装置５００の動作は、実施の形態３に係る車両制御方法に相当する。また、実施の形態３に係る通信システム１０の動作のうち、車両制御装置５００の動作は、実施の形態３に係る車両制御プログラムの処理に相当する。
【００５９】
実施の形態３に係る地図管理装置３００の動作は、実施の形態２に係る送信装置１００の動作と同じである。つまり、ステップＳ１１で基盤地図情報がデータ２１として受け付けられ、ステップＳ１６でメッセージ２８が地図会社装置である地図編集装置４００に送信される。
【００６０】
図１６を参照して、実施の形態３に係る地図編集装置４００の動作を説明する。
ステップＳ３２及びステップＳ３３の処理は、図６のステップＳ２２及びステップＳ２３の処理と同じである。
【００６１】
（ステップＳ３１：受信処理）
受信部２１１は、メッセージ２８を受信する。
地図編集装置４００が地図会社装置の場合には、地図管理装置３００によって送信されたメッセージ２８を受信する。地図編集装置４００が自動車会社装置の場合には、地図会社装置によって送信されたメッセージ２８（後述する第２メッセージ２８’）を受信する。
【００６２】
（ステップＳ３４：データ復号処理）
データ復号部２１４は、ステップＳ２３で生成されたセッション鍵２２で、メッセージ２８に含まれる暗号化データ２４を復号して地図情報であるデータ２１を生成する。地図編集装置４００が地図会社装置の場合には、基盤地図情報が生成される。地図編集装置４００が自動車会社装置の場合には、地図会社データが生成される。
【００６３】
（ステップＳ３５：地図生成処理）
地図生成部４１１は、ステップＳ３４で生成された地図情報に基づき、第２地図情報２９を生成する。
地図編集装置４００が地図会社装置の場合には、基盤地図情報の一部または全てを改変して地図会社データが第２地図情報２９として生成される。地図編集装置４００が自動車会社装置の場合には、地図会社データの一部または全てを改変して自動車会社データが第２地図情報２９として生成される。
【００６４】
（ステップＳ３６：データ受付処理）
データ受付部１１１は、ステップＳ３５で生成された第２地図情報２９を受け付ける。
【００６５】
（ステップＳ３７：鍵生成処理）
鍵生成部１１２は、セッション鍵２２とナンス２３とを生成する。ここでは、生成されたセッション鍵２２及びナンス２３と、メッセージ２８に含まれるセッション鍵２２及びナンス２３とを区別するため、生成されたセッション鍵２２及びナンス２３第２セッション鍵２２’及び第２ナンス２３’と呼ぶ。
具体例としては、鍵生成部１１２は、２つの乱数を生成し、一方の乱数を第２セッション鍵２２’とし、他方の乱数を第２ナンス２３’とする。
【００６６】
（ステップＳ３８：データ暗号化処理）
データ暗号化部１１３は、ステップＳ３７で生成された第２セッション鍵２２’で、ステップＳ３６で受け付けされた第２地図情報２９を暗号化して、暗号化データ２４を生成する。ここでは、生成された暗号化データ２４と、メッセージ２８に含まれる暗号化データ２４とを区別するため、生成された暗号化データ２４を第２暗号化データ２４’と呼ぶ。
具体的には、データ暗号化部１１３は、第２セッション鍵２２’及び第２ナンス２３’と、第２地図情報２９とを入力として、認証暗号アルゴリズムを実行して、第２暗号化データ２４’を生成する。
【００６７】
（ステップＳ３９：鍵暗号化処理）
鍵暗号化部１１４は、受信装置２００の公開鍵ｒｐｋで、ステップＳ３７で生成された第２セッション鍵２２’を暗号化して、暗号化セッション鍵２５を生成する。また、鍵暗号化部１１４は、受信装置２００の公開鍵ｐｒｋで第２ナンス２３’を暗号化して第２暗号化ナンス２６’を生成する。ここでは、生成された暗号化セッション鍵２５及び暗号化ナンス２６と、メッセージ２８に含まれる暗号化セッション鍵２５及び暗号化ナンス２６とを区別するため、生成された暗号化セッション鍵２５及び暗号化ナンス２６を第２暗号化セッション鍵２５’及び第２暗号化ナンス２６’と呼ぶ。
【００６８】
（ステップＳ４０：署名生成処理）
署名生成部１１５は、ステップＳ３８で生成された第２暗号化データ２４’と、ステップＳ３９で生成された第２暗号化セッション鍵２５’及び第２暗号化ナンス２６’とに対して、送信装置１００の秘密鍵ｔｓｋで署名２７を生成する。ここでは、生成された署名２７と、メッセージ２８に含まれる署名２７とを区別するため、生成された署名２７を第２署名２７’と呼ぶ。
具体的には、署名生成部１１５は、送信装置１００の秘密鍵ｔｓｋと、第２暗号化データ２４’と第２暗号化セッション鍵２５’と第２暗号化ナンス２６’とを結合した結合データとを入力として、署名生成アルゴリズムを実行して、第２署名２７’を生成する。
【００６９】
（ステップＳ４１：送信処理）
送信部１１６は、ステップＳ３８で生成された第２暗号化データ２４’と、ステップＳ３９で生成された第２暗号化セッション鍵２５’及び第２暗号化ナンス２６’と、ステップＳ４０で生成された第２署名２７’とを含むメッセージ２８を送信する。ここでは、送信されたメッセージ２８と、ステップＳ３１で受信されたメッセージ２８とを区別するため、送信されたメッセージ２８を第２メッセージ２８’と呼ぶ。
地図編集装置４００が地図会社装置の場合には、第２メッセージ２８’を自動車会社装置に送信する。地図編集装置４００が自動車会社装置の場合には、第２メッセージ２８’を車両制御装置５００に送信する。
【００７０】
図１７を参照して、実施の形態３に係る車両制御装置５００の動作を説明する。
（ステップＳ５１：受信処理）
受信部２１１は、通信インタフェース５４０を介して、図１６のステップＳ４１で送信されたメッセージ２８（第２メッセージ２８’）を受信する。
【００７１】
（ステップＳ５２：検証処理）
検証部２１２は、ステップ５２１で受信されたメッセージ２８の送信元である自動車会社装置の公開鍵ｔｐｋで、メッセージ２８に含まれる署名２７を検証する。検証部２１２は、署名２７の検証に成功した場合には、処理をステップＳ５３に進める。一方、検証部２１２は、署名２７の検証に失敗した場合には、処理を終了する。検証の方法は、図６のステップＳ２２と同様である。
【００７２】
（ステップＳ２５：鍵復号処理）
鍵復号部２１３は、車両制御装置５００の秘密鍵ｒｓｋで、メッセージ２８に含まれる暗号化セッション鍵２５を復号して、セッション鍵２２を生成する。また、鍵復号部２１３は、車両制御装置５００の秘密鍵ｒｓｋで、メッセージ２８に含まれる暗号化ナンス２６を復号して、ナンス２３を生成する。
【００７３】
（ステップＳ５４：データ復号処理）
データ復号部２１４は、ステップＳ２３で生成されたセッション鍵２２で、メッセージ２８に含まれる暗号化データ２４を復号して地図情報である自動車会社データを生成する。復号の方法は、図６のステップＳ２４と同様である。
【００７４】
（ステップＳ５５：制御処理）
制御部５１１は、ステップＳ５４で生成された自動車会社データに基づき、車両の制御を行い、自動運転を行う。
【００７５】
＊＊＊実施の形態３の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態３に係る通信システム１０では、ダイナミックマップを配信することができる。これにより、実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００７６】
実施の形態４．
実施の形態４は、通信システム１０を、衛星通信システムに適用する点が実施の形態２と異なる。実施の形態４では、この異なる点を説明し、同一の点については説明を省略する。
【００７７】
図１８に示すように、地上にあるセンター局から衛星に対して、衛星の姿勢を制御するためのコマンド等を送信する衛星通信システムがある。
この場合、センター局が送信装置１００としてコマンド等のデータ２１を送信し、衛星が受信装置２００としてコマンド等のデータ２１を受信する。
【００７８】
図１９に示すように、センター局と端末との通信、又は、端末間の通信を衛星が中継する衛星通信システムがある。
この場合、センター局又は送信側の端末が送信装置１００としてデータ２１を送信し、衛星が受信装置２００としてデータ２１を受信する。そして、衛星が送信装置１００として受信されたデータ２１を送信し、受信側の端末が受信装置２００としてデータ２１を受信する。
【００７９】
なお、ここでの衛星は、観測衛星と、気象衛星といったどのような種別の衛星であってもよい。
【００８０】
＊＊＊実施の形態４の効果＊＊＊
以上のように、実施の形態３に係る通信システム１０では、衛星との間の通信を行うことができる。これにより、衛星との間で、暗号化されたデータの通信前に行う手続きを少なくすることが可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  通信システム、２１  データ、２２  セッション鍵、２３  ナンス、２４  暗号化データ、２５  暗号化セッション鍵、２６  暗号化ナンス、２７  署名、２８  メッセージ、２９  第２地図情報、１００  送信装置、１１０  プロセッサ、１２０  メモリ、１３０  ストレージ、１４０  通信インタフェース、１５０  電子回路、１１１  データ受付部、１１２  鍵生成部、１１３  データ暗号化部、１１４  鍵暗号化部、１１５  署名生成部、１１６  送信部、２００  受信装置、２１０  プロセッサ、２２０  メモリ、２３０  ストレージ、２４０  通信インタフェース、２５０  電子回路、２１１  受信部、２１２  検証部、２１３  鍵復号部、２１４  データ復号部、３００  地図管理装置、３１０  プロセッサ、３２０  メモリ、３３０  ストレージ、３４０  通信インタフェース、４００  地図編集装置、４１０  プロセッサ、４２０  メモリ、４３０  ストレージ、４４０  通信インタフェース、４１１  地図生成部、５００  車両制御装置、５１０  プロセッサ、５２０  メモリ、５３０  ストレージ、５４０  通信インタフェース、５１１  制御部。
【図１】
2019036903.tif 000003
【図２】
2019036903.tif 000004
【図３】
2019036903.tif 000005
【図４】
2019036903.tif 000006
【図５】
2019036903.tif 000007
【図６】
2019036903.tif 000008
【図７】
2019036903.tif 000009
【図８】
2019036903.tif 000010
【図９】
2019036903.tif 000011
【図１０】
2019036903.tif 000012
【図１１】
2019036903.tif 000013
【図１２】
2019036903.tif 000014
【図１３】
2019036903.tif 000015
【図１４】
2019036903.tif 000016
【図１５】
2019036903.tif 000017
【図１６】
2019036903.tif 000018
【図１７】
2019036903.tif 000019
【図１８】
2019036903.tif 000020
【図１９】
2019036903.tif 000021