(57)【要約】【課題】局側装置において暗号デバイスを切替えながら暗号化通信を円滑に継続することを可能にするための技術を提供する。【解決手段】局側装置は、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとのうちの切替元の暗号デバイス（ＯＳＵ１２＿１）により暗号化通信を行なう（ＳＱ６）。局側装置は、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとの間で切替を行なって、暗号化通信に用いるチャネル識別子に含まれるシステム識別子（ＳＣＩ）を、切替元の暗号デバイス（ＯＳＵ１２＿１）から切替先の暗号デバイス（ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１）へと引き継ぐ（ＳＱ８）。切替後に、局側装置は、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとのうちの切替先の暗号デバイス（ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１）により暗号化通信を行なう（ＳＱ１４）。【選択図】図２
2015133610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光回線を通じて暗号化通信を行なう局側装置であって、
第１の暗号デバイスと、
前記第１の暗号デバイスとの間で切替可能な第２の暗号デバイスとを備え、
前記第１の暗号デバイスと前記第２の暗号デバイスとの間の切替において、前記暗号化通信に用いるチャネル識別子に含まれるシステム識別子を、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへと引き継ぐ、局側装置。
【請求項２】
前記システム識別子は、前記第１の暗号デバイスおよび前記第２の暗号デバイスのうちの前記暗号化通信を行なう暗号デバイスの物理アドレスに設定され、
前記切替により、前記切替元の暗号デバイスは、前記切替先の暗号デバイスに前記物理アドレスを引き継ぐ、請求項１に記載の局側装置。
【請求項３】
前記第１の暗号デバイスと前記第２の暗号デバイスとは、固有の物理アドレスを有し、
前記システム識別子は、前記切替元の暗号デバイスと前記切替先の暗号デバイスとの間で共通であり、かつ、前記固有の物理アドレスとは異なるアドレスに設定される、請求項１に記載の局側装置。
【請求項４】
前記切替元の暗号デバイスは、前記局側装置が接続される光回線に宅側装置がリンクアップされた場合には暗号化通信に関するディスカバリのための処理を実行し、
前記第１および第２の暗号デバイスの間での前記切替が発生すると、前記切替先の暗号デバイスは、前記宅側装置との間で前記ディスカバリのための処理を実行しない、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の局側装置。
【請求項５】
前記切替先の暗号デバイスは、前記切替元の暗号デバイスが前記暗号化通信において使用した暗号鍵を引き継ぐ、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の局側装置。
【請求項６】
局側装置と、
宅側装置と、
前記局側装置と、前記宅側装置とを接続する光回線とを備え、
前記局側装置は、
前記宅側装置との間で暗号化通信を行なうための第１の暗号デバイスと、
前記第１の暗号デバイスとの間で切替可能な第２の暗号デバイスとを備え、
前記局側装置は、前記第１の暗号デバイスと前記第２の暗号デバイスとの間の切替において、前記暗号化通信に用いるチャネル識別子に含まれるシステム識別子を、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへと引き継ぐ、ＰＯＮシステム。
【請求項７】
第１の暗号デバイスと、前記第１の暗号デバイスとの間で切替可能な第２の暗号デバイスとを備え、光回線を通じて暗号化通信を行なう局側装置の制御方法であって、
前記第１の暗号デバイスと前記第２の暗号デバイスとのうちの切替元の暗号デバイスにより暗号化通信を行なうステップと、
前記第１の暗号デバイスと前記第２の暗号デバイスとの間で切替を行なって、前記暗号化通信に用いるチャネル識別子に含まれるシステム識別子を、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへと引き継ぐステップと、
前記第１の暗号デバイスと前記第２の暗号デバイスとのうちの前記切替先の暗号デバイスにより暗号化通信を行なうステップとを備える、局側装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局側装置、ＰＯＮ（Passive  Optical  Network）システムおよび局側装置の制御方法に関する。特に、本発明は、冗長構成およびセキュリティ機能を有する局側装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インターネットが広く普及しており、利用者は世界各地で運営されているサイトの様々な情報にアクセスし、その情報を入手することが可能である。これに伴って、ＡＤＳＬ（Asymmetric Digital Subscriber Line）およびＦＴＴＨ（Fiber To The Home）等のブロードバンドアクセスが可能な装置も急速に普及してきている。
【０００３】
ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．３ａｈ（登録商標）−２００４（非特許文献１）には、受動的光ネットワーク（ＰＯＮ：Passive Optical Network）の１つの方式が開示されている。ＰＯＮは、複数の宅側装置（ＯＮＵ：Optical Network Unit）が光通信回線を共有して局側装置（ＯＬＴ：Optical Line Terminal）とのデータ伝送を行なう媒体共有形通信である。非特許文献１では、ＰＯＮを通過するユーザ情報およびＰＯＮを管理運用するための制御情報を含め、すべての情報がイーサネット（登録商標）フレームの形式で通信されるＥＰＯＮ（Ethernet（登録商標） PON）と、ＥＰＯＮのアクセス制御プロトコル（ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol））およびＯＡＭ（Operations Administration and Maintenance）プロトコルとが規定されている。局側装置と宅側装置との間でＭＰＣＰフレームをやりとりすることによって、宅側装置の加入、離脱、および上りアクセス多重制御などが行なわれる。また、非特許文献１では、ＭＰＣＰメッセージによる、新規宅側装置の登録方法、帯域割り当て要求を示すレポート、および送信指示を示すゲートについて記載されている。
【０００４】
なお、１ギガビット／秒の通信速度を実現するＥＰＯＮであるＧＥ−ＰＯＮの次世代の技術として、ＩＥＥＥ８０２．３ａｖ（登録商標）−２００９として標準化が行なわれた１０Ｇ−ＥＰＯＮがある。１０Ｇ−ＥＰＯＮは、通信速度が１０ギガビット／秒相当のＥＰＯＮである。１０Ｇ−ＥＰＯＮにおいても、アクセス制御プロトコルはＭＰＣＰが前提となっている。
【０００５】
ＰＯＮでは、局側装置から送信される光信号は基本的に配下の全ＯＮＵに到達することから、ユーザデータ等を保護するための暗号化機能が必要となる。さらに、ＯＮＵから送信される光信号についても、成りすまし防止、および反射光の傍受による通信内容の暴露を防止するために暗号化機能が必要となる。このような暗号化機能の一例として、たとえば、ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．１ＡＥ（登録商標）−２００６（非特許文献２）には、ＳＡＫ（Secure Association Key）等を用いてユーザデータを暗号化する技術が開示されている。
【０００６】
一般的にビジネス向けのネットワークサービスでは、高品質サービスを提供するためにシステムの二重化（冗長化）が必須である。また、音声／映像配信サービスでも二重化システムを用いることにより信頼性の高いシステムを提供することができる。二重化システムでは、装置、部品およびネットワークの各々が必要に応じて運用系および待機系を有する冗長構成がとられる。運用しているシステムの一部に障害が発生した場合には、運用系から待機系への冗長切り替えを行なうことにより、障害によるシステム停止時間をできるだけ短くすることが可能となる。この場合、ＯＮＵは、局側装置において冗長切替が行なわれたことを検出する必要がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．３ａｈ−２００４
【非特許文献２】ＩＥＥＥ  Ｓｔｄ  ８０２．１ＡＥ−２００６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
局側装置は、宅側装置に対して、暗号化されたユーザデータを含んだデータフレーム（下りデータフレーム）を送信する。局側装置の内部で冗長切替を行なった場合には、暗号デバイスの切替が発生しうる。しかしながら、局側装置における暗号デバイスの切替を宅側装置が検出して、その切替に対応した処理を実行する場合、局側装置と宅側装置との間で円滑な暗号通信を継続するのが難しくなる可能性がある。さらに、そのような処理を宅側装置で行なうためには、宅側装置の処理が複雑となるために、宅側装置の回路規模が増大する可能性がある。
【０００９】
本発明の目的は、局側装置において暗号デバイスを切替えながら暗号化通信を円滑に継続することを可能にするための技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のある局面に係る局側装置は、光回線を通じて暗号化通信を行なう局側装置である。局側装置は、第１の暗号デバイスと、第１の暗号デバイスとの間で切替可能な第２の暗号デバイスとを備える。局側装置は、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとの間の切替において、暗号化通信に用いるチャネル識別子に含まれるシステム識別子を、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへと引き継ぐ。
【００１１】
本発明の他の局面に係るＰＯＮシステムは、局側装置と、宅側装置と、局側装置と宅側装置とを接続する光回線とを備える。局側装置は、宅側装置との間で暗号化通信を行なうための第１の暗号デバイスと、第１の暗号デバイスとの間で切替可能な第２の暗号デバイスとを備える。局側装置は、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとの間の切替において、暗号化通信に用いるチャネル識別子に含まれるシステム識別子を、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへと引き継ぐ。
【００１２】
本発明の他の局面に係る局側装置の制御方法は、第１の暗号デバイスと、第１の暗号デバイスとの間で切替可能な第２の暗号デバイスとを備え、光回線を通じて暗号化通信を行なう局側装置の制御方法であって、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとのうちの切替元の暗号デバイスにより暗号化通信を行なうステップと、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとの間で切替を行なって、暗号化通信に用いるチャネル識別子に含まれるシステム識別子を、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへと引き継ぐステップと、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとのうちの切替先の暗号デバイスにより暗号化通信を行なうステップとを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、局側装置において暗号デバイスの切替が生じる場合であっても暗号化通信を円滑に継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るＰＯＮシステムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係るＰＯＮシステム３０２で行なわれる処理の概要を説明するためのシーケンスチャートである。
【図３】局側装置におけるＯＳＵ１２の構成を示す図である。
【図４】ＯＮＵ２０２の構成を示す図である。
【図５】ＯＳＵ１２に含まれる暗号デバイス４０（ＰＯＮ制御部３６および暗号部３０）の構成を示す図である。
【図６】下りデータフレームの構成の一例を説明するための図である。
【図７】ＩＥＥＥ８０２．１Ｘで定義されている、ＥＡＰＯＬ-ＭＫＡフレームのフレームフォーマットを説明するための図である。
【図８】図７に示されたＢａｓｉｃ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｓｅｔの構造を示した図である。
【図９】ＯＮＵ２０２における制御部２９および復号部２０の構成を示す図である。
【図１０】複数のＯＳＵを備えるＯＬＴの一般的と考えられる構成を説明する模式図である。
【図１１】ＩＥＥＥ８０２．１Ｘにおいて、あるセキュアチャネル（セキュア経路）で暗号化通信を始める場合の手順を説明する図である。
【図１２】実施の形態１に係るＯＬＴの構成を説明する模式図である。
【図１３】運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへのデータ転送の一例を示した模式図である。
【図１４】図２に示したシーケンスをより詳細に説明するための図である。
【図１５】実施の形態１に係る復号パラメータ管理テーブルの構成例を示した図である。
【図１６】実施の形態１に係る、復号パラメータ管理テーブル６０に対するキーの登録の一例を示した図である。
【図１７】実施の形態１に係る復号パラメータ管理テーブル６０におけるＰＮの設定の一例を示した図である。
【図１８】実施の形態２に係るＰＯＮシステム３０２で行なわれる処理の概要を説明するためのシーケンスチャートである。
【図１９】実施の形態２に係る、復号パラメータ管理テーブル６０に対するキーの登録の一例を示した図である。
【図２０】実施の形態２に係る復号パラメータ管理テーブル６０におけるＰＮの設定の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
[本願発明の実施形態の説明]
最初に本発明の実施形態を列記して説明する。
【００１６】
（１）本発明の実施の形態に係る局側装置は、光回線を通じて暗号化通信を行なう局側装置である。局側装置は、第１の暗号デバイスと、第１の暗号デバイスとの間で切替可能な第２の暗号デバイスとを備える。局側装置は、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとの間の切替において、暗号化通信に用いるチャネル識別子に含まれるシステム識別子を、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへと引き継ぐ。
【００１７】
上記構成によれば、局側装置において暗号デバイスの切替が生じる場合であっても暗号化通信を円滑に継続することができる。暗号デバイスが切替る場合に、チャネル識別子に含まれるシステム識別子が変更された場合、宅側装置において、たとえばシステム識別子の変更を検出したり、その変更に伴う各種の処理を実行する必要が生じる。これらの処理を実行することによって暗号化通信が一時的に停止される可能性が考えられる。上記の構成によれば、暗号デバイスが切替わったとしても、チャネル識別子に含まれるシステム識別子が変更されない。したがって、宅側装置が暗号化通信を一時的に停止しなくてもよい。
【００１８】
「第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとの間の切替」は、第１の暗号デバイスから第２の暗号デバイスへの切替、および第２の暗号デバイスから第１の暗号デバイスへの切替のどちらでもよい。
【００１９】
「引き継ぐ」とは、切替元の暗号デバイスの有する情報と切替先の暗号デバイスの有する情報とが一致することを意味する。したがって、引継ぎのタイミングおよび方法は限定されない。さらに、「引継ぎ」とは、切替先の暗号デバイスの有する情報を切替元の暗号デバイスの有する情報によって変更するものと限定されない。切替前から、切替先の暗号デバイスが、切替元の暗号デバイスの有する情報と同じ情報を有していてもよい。
【００２０】
「引継ぎ」を制御するための装置、方法は特に限定されない。たとえば切替元の暗号デバイスが切替先の暗号デバイスに対して情報を送信してもよい。逆に、切替先の暗号デバイスが切替元の暗号デバイスから情報を取得してもよい。さらに、第１の暗号デバイスおよび第２の暗号デバイスとは異なる別のデバイスが、切替元の暗号デバイスと切替先の暗号デバイスとの間の情報の伝達を仲介してもよい。このデバイスは、たとえば局側装置に実装された制御装置でもよく、局側装置の外に設けられた制御装置でもよい。
【００２１】
（２）好ましくは、システム識別子は、第１の暗号デバイスおよび第２の暗号デバイスのうちの暗号化通信を行なう暗号デバイスの物理アドレスに設定される。切替により、切替元の暗号デバイスは、切替先の暗号デバイスに物理アドレスを引き継ぐ。
【００２２】
上記構成によれば、システム識別子が暗号デバイスの物理アドレス（たとえばＭＡＣ（Media Access Control）アドレス）である場合に、暗号デバイスの切替の前後においてシステム識別子は変更されない（システム識別子が引き継がれる）。したがって、暗号化通信を円滑に継続することができる。
【００２３】
（３）好ましくは、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとは、固有の物理アドレスを有する。システム識別子は、切替元の暗号デバイスと切替先の暗号デバイスとの間で共通であり、かつ、固有の物理アドレスとは異なるアドレスに設定される。
【００２４】
上記構成によれば、第１の暗号デバイスおよび第２の暗号デバイスの物理アドレス（たとえばＭＡＣアドレス）が異なる場合であっても、暗号デバイスの切替の前後においてシステム識別子は変更されない（システム識別子が引き継がれる）。したがって、暗号化通信を円滑に継続することができる。
【００２５】
（４）好ましくは、切替元の暗号デバイスは、局側装置が接続される光回線に宅側装置がリンクアップされた場合には暗号化通信に関するディスカバリのための処理を実行し、第１および第２の暗号デバイスの間での切替が発生すると、切替先の暗号デバイスは、宅側装置との間でディスカバリのための処理を実行しない。
【００２６】
上記構成によれば、暗号デバイスの切替が発生しても、ディスカバリのための処理による暗号化通信の一時的な停止が生じない。したがって、暗号化通信を円滑に継続することができる。
【００２７】
（５）好ましくは、切替先の暗号デバイスは、切替元の暗号デバイスが暗号化通信において使用した暗号鍵を引き継ぐ。
【００２８】
上記構成によれば、暗号デバイスが切替わっても暗号鍵が変更されない。したがって、暗号デバイスの切替えに伴って局側装置が新しい暗号鍵を用意する必要がない。したがって、暗号化通信を円滑に継続することができる。
【００２９】
（６）本発明の他の実施の形態に係るＰＯＮシステムは、局側装置と、宅側装置と、局側装置と宅側装置とを接続する光回線とを備える。局側装置は、宅側装置との間で暗号化通信を行なうための第１の暗号デバイスと、第１の暗号デバイスとの間で切替可能な第２の暗号デバイスとを備える。局側装置は、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとの間の切替において、暗号化通信に用いるチャネル識別子に含まれるシステム識別子を、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへと引き継ぐ。
【００３０】
上記構成によれば、局側装置において暗号デバイスの切替が生じる場合であっても暗号化通信を円滑に継続することができる。
【００３１】
（７）本発明のさらに他の実施の形態において、局側装置は、第１の暗号デバイスと、第１の暗号デバイスとの間で切替可能な第２の暗号デバイスとを備え、光回線を通じて暗号化通信を行なう。局側装置の制御方法は、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとのうちの切替元の暗号デバイスにより暗号化通信を行なうステップ（ＳＱ６）と、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとの間で切替を行なって、暗号化通信に用いるチャネル識別子に含まれるシステム識別子を、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへと引き継ぐステップ（ＳＱ８）と、第１の暗号デバイスと第２の暗号デバイスとのうちの切替先の暗号デバイスにより暗号化通信を行なうステップ（ＳＱ１４）とを備える。
【００３２】
上記構成によれば、局側装置において暗号デバイスの切替が生じる場合であっても暗号化通信を円滑に継続することができる。
【００３３】
[本願発明の実施形態の詳細]
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３４】
また、本発明の実施の形態の説明において、「シーケンス」との用語は「ステップ」と読替えることもできる。さらに、「シーケンス」は、「ステップ」に包含することができる。すなわち、以下の説明では、複数の処理の順序は、一例が示されている。一部の処理については、説明された順序に従って実行されるように限定されない。
【００３５】
＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１に係るＰＯＮシステムの概略構成を示すブロック図である。図１を参照して、ＰＯＮシステム３０２は、局側装置（ＯＬＴ）１０１と、光ファイバからなる光回線であるＮ（Ｎは２以上の整数、以下同じ）本のＰＯＮ回線２０３＿１〜２０３＿Ｎと、Ｎ個の光カプラ２０４＿１〜２０４＿Ｎと、複数の宅側装置（ＯＮＵ）２０２とを備える。ＯＬＴ１０１は、光回線ユニット（以下、ＯＳＵ（Optical  Subscriber  Unit）とも称する）１２＿１〜１２＿Ｎ＋１と、集線部１３と、光スイッチ１４と、ＯＬＴ１０１の全体的な制御を担う全体制御部１１とを含む。ＯＳＵは、暗号化通信のための暗号デバイスを含む。
【００３６】
ＰＯＮシステム３０２において、各ＰＯＮ回線は、たとえば１０Ｇ−ＥＰＯＮである。アップリンクは、たとえば１０ギガビット／秒の通信速度を実現するイーサネット（登録商標）に対応する。また、ＭＰＣＰフレームによってＯＮＵの登録、離脱、ＯＮＵへの帯域割り当て、ＯＮＵからの帯域要求が行なわれる。
【００３７】
以下の説明において、宅側装置から上位ネットワーク（以下「アップリンク」とも称する。）への方向を上り方向と称する。一方、アップリンクから宅側装置への方向を下り方向と称する。
【００３８】
ＯＬＴ１０１は、１０Ｇ−ＥＰＯＮに対応するＰＯＮ回線を複数回線収容する。１本のＰＯＮ回線には１または複数のＯＮＵが接続される。ＯＬＴ１０１は、これらのＰＯＮ回線からのデータを１または複数の通信回線を有するアップリンクに多重する。また、ＯＬＴ１０１は、アップリンクからのデータを振り分けて各ＰＯＮ回線における各ＯＮＵへ送信する。さらに、ＯＬＴ１０１は、ＰＯＮ回線の上り帯域および下り帯域を各ＯＮＵに割り当てる。たとえば、各ＯＮＵからＯＬＴ１０１への上り光信号はバースト信号であり、ＯＬＴ１０１から各ＯＮＵへの下り光信号は連続的な信号である。ＰＯＮシステム３０２では、各ＯＮＵからＯＬＴ１０１への光信号が時分割多重される。
【００３９】
具体的には、ＯＬＴ１０１は、Ｎ本のＰＯＮ回線２０３＿１〜２０３＿Ｎに接続され、このＮ本のＰＯＮ回線を終端する。ＯＳＵは、ＯＬＴ１０１の構成単位であり、たとえば１つの集積回路によって、ＰＯＮ回線の終端を行なう。本実施の形態では、各ＯＳＵは、ＰＯＮ回線に対応して設けられ、対応のＰＯＮ回線に接続された１または複数のＯＮＵとフレームを送受信する。ＰＯＮ回線２０３＿１〜２０３＿Ｎは、光カプラ２０４＿１〜２０４＿Ｎにそれぞれ接続されており、これらの光カプラを介して各ＯＮＵ２０２に接続されている。
【００４０】
ＯＬＴ１０１は、たとえば、Ｎ：１の冗長構成を有している。すなわち、ある局面においては、Ｎ＋１個のＯＳＵのうち、Ｎ個のＯＳＵ１２＿１〜１２＿Ｎが運用系（現用）のＯＳＵとして機能し、ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１が待機系（予備）のＯＳＵとして機能する。すなわち、局側装置は、切替可能なＯＳＵを少なくとも２つ有する。言い換えると、局側装置は、切替可能な暗号デバイスを少なくとも２つ有する。
【００４１】
特定のＯＳＵが待機系ＯＳＵとして予め決定されているものと限定されない。ＰＯＮ回線に接続されていないＯＳＵを、将来の切替用のＯＳＵとしてもよい。さらに、ＯＬＴ１０１は、２個以上の待機系ＯＳＵを含む構成であってもよい。
【００４２】
全体制御部１１は、ＯＮＵ２０２とフレームを送受信すべきＯＳＵ１２を、運用系のＯＳＵ１２および待機系のＯＳＵ１２間で切替える制御を行なう。
【００４３】
光スイッチ１４は、全体制御部１１からの指示に従い、Ｎ＋１個のＯＳＵ１２＿１〜１２＿Ｎ＋１と、Ｎ本のＰＯＮ回線２０３−１〜２０３−Ｎとの間の通信経路を切り替える。
【００４４】
集線部１３は、複数のＯＳＵ経由で各ＯＮＵから受信した上りフレームをアップリンクへ送信する。具体的には、集線部１３は、ＯＳＵ１２＿１〜１２＿Ｎ＋１からの上りフレームを多重してアップリンクに送信するとともに、アップリンクから受信した下りフレームを適切なＯＳＵに振り分ける処理を行なう。
【００４５】
なお、以下では、運用系のＯＳＵとして機能しているＯＳＵを「運用系ＯＳＵ」と称し、待機系のＯＳＵとして機能しているＯＳＵを「待機系ＯＳＵ」と称する。
【００４６】
ＰＯＮシステム３０２では、下りデータフレームに含まれるユーザデータを保護するため、ユーザデータの暗号化が行なわれる。ＰＯＮシステム３０２の暗号化は、ＩＥＥＥ８０２．１ＡＥ（「Media Access Control（MAC）Security」）にて規定されている。ＩＥＥＥ８０２．１ＡＥは、「ＭＡＣｓｅｃ」と呼ばれている。
【００４７】
さらにＩＥＥＥ８０２．１ＡＥは、Ｒｅｐｌａｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎをサポートしている。Ｒｅｐｌａｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎは、コンフィグレーションにより無効化することもできる。
【００４８】
「Ｒｅｐｌａｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ」とは、Ｒｅｐｌａｙ  Ａｔｔａｃｋ（フレームをコピーして成りすますこと、あるいは大量にコピーフレームを送りつけて処理負荷を引き上げること）を防ぐための機能である。具体的には、「Ｒｅｐｌａｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ」は、送信側の装置（ＯＳＵ）が、ユーザデータの部分が暗号化された下りデータフレームに対して送信の度に予め定められた値だけ増加（インクリメント）するパケット番号（ＰＮ：Packet Number）を付与する。受信側の装置（ＯＮＵ）は、パケット番号に基づいて、不正にコピーされた下りデータフレームを検出して、当該下りデータフレームを廃棄する。下りデータフレームを廃棄するか否かの基準については、後述する。
【００４９】
図２は、実施の形態１に係るＰＯＮシステム３０２で行なわれる処理の概要を説明するためのシーケンスチャートである。具体的には、図２は、ＯＳＵ１２＿１とＯＳＵ１２＿Ｎ＋１との間で切替が行なわれる局面を表した図である。
【００５０】
図２を参照して、シーケンスＳＱ２において、ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１は、待機系ＯＳＵとして機能し始める。シーケンスＳＱ４において、ＯＳＵ１２＿１は、運用系ＯＳＵとして機能し始める。
【００５１】
シーケンスＳＱ６において、ＯＵＳ１２＿１は、下りデータフレームをＯＮＵ２０２に送信する。より詳細には、ＯＳＵ１２＿１（言い換えると切替前の暗号デバイス）は、ＯＬＴ２０２との間で暗号化通信を行なう。詳細については後述するが、暗号化された下りデータフレームには、少なくとも、暗号化されたユーザデータと、暗号フレームであることを示すタグとが含まれている。
【００５２】
シーケンスＳＱ８において、冗長切替を実行すべき事象が発生したことに基づき、ＯＳＵ１２＿１とＯＳＵ１２＿Ｎ＋１との間で冗長切替が行なわれる。この際に、切替元の暗号デバイス（ＯＳＵ１２＿１）から切替先の暗号デバイス（ＯＳＵ１２＿Ｎ）にＳＣＩが引き継がれる。
【００５３】
シーケンスＳＱ１０において，ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１が、運用系ＯＳＵとして機能し始める。シーケンスＳＱ１２において、ＯＳＵ１２＿１が、待機系ＯＳＵとして機能し始める。シーケンスＳＱ１４において、ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１（言い換えると切替先の暗号デバイス）が、ＯＮＵ２０２と暗号化通信を行ない、下りデータフレームをＯＮＵ２０２に送信する。
【００５４】
この発明の実施の形態によれば、切替（冗長切替）の際に、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへとＳＣＩが引き継がれる。ＳＣＩは、後述するシステム識別子を含む。この結果、ＯＮＵ２０２は、ＯＬＴ１０１における暗号デバイスの切替えを意識することなくＯＬＴ１０１との間で暗号通信を継続することができる。したがって、この発明の実施の形態によれば、ＯＬＴ１０１とＯＮＵ２０２との間で円滑な暗号通信を継続することができる。
【００５５】
図３は、局側装置におけるＯＳＵ１２の構成を示す図である。図３を参照して、ＯＳＵ１２は、暗号部３０と、集線ＩＦ（Interface）部３１と、制御ＩＦ部３２と、受信処理部３３と、送信処理部３４と、ＰＯＮ送受信部３５と、ＰＯＮ制御部３６と、上りフレームを蓄積するＦＩＦＯ３７と、下りフレームを蓄積するＦＩＦＯ３８とを含む。なお、ＰＯＮ送受信部３５と送信処理部３４とにより、ＯＳＵ１２の送信部を構成する。また、ＰＯＮ制御部３６と制御ＩＦ部３２とにより、ＯＳＵ１２の通知部を構成する。
【００５６】
ＯＬＴ１０１では、ＯＳＵ１２における各ユニットが動作するためのクロックが生成される。ＯＳＵ１２は、このクロックのタイミングに従って時刻情報すなわちタイムスタンプを生成し、タイムスタンプに従ってフレームを送受信する。また、ＯＳＵ１２は、タイムスタンプを制御フレームに含めて配下の各ＯＮＵ２０２へ送信する。ＯＮＵ２０２は、タイムスタンプに従って動作する。ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２からの制御フレームに含まれるタイムスタンプに基づいて自己のタイムスタンプを調整する。
【００５７】
ＰＯＮ送受信部３５は、ＰＯＮ線路の親局側起点として、ＰＯＮ回線である１本の光ファイバと光スイッチ１４を介して接続される。ＰＯＮ送受信部３５は、この光ファイバを介して各ＯＮＵと双方向通信が行なえるように、特定の波長、たとえば１３１０ｎｍ帯の上り光信号を受信し、電気信号に変換して受信処理部３３に出力するとともに、送信処理部３４から受けた電気信号を別波長の下り光信号に変換して送信する。たとえば、ＰＯＮ送受信部３５は、送信処理部３４から受けた１０Ｇｂｐｓの電気信号を１５７０ｎｍ帯の下り光信号に変換して送信する。
【００５８】
受信処理部３３は、ＰＯＮ送受信部３５から受けた電気信号からフレームを再構成するとともに、フレームの種別に応じてＰＯＮ制御部３６またはＦＩＦＯ３７にフレームを振り分ける。具体的には、データフレームをＦＩＦＯ３７に出力し、制御フレームをＰＯＮ制御部３６に出力する。
【００５９】
受信処理部３３は、どのロジカルリンクからフレームをいつ受信するかを示すグラント情報を送信処理部３４から受けて、バースト受信を支援するための制御信号をＰＯＮ送受信部３５へ出力してもよい。また、受信処理部３３は、このグラント情報を受けて、当該グラント情報に示されていない受信フレームをフィルタリングする、すなわち廃棄するようにしてもよい。
【００６０】
集線ＩＦ部３１は、ＦＩＦＯ３７から受けた上りフレームを集線部１３へ出力する。集線ＩＦ部３１は、ＰＯＮ制御部３６から制御フレームを受けた場合には、ＦＩＦＯ３７からのフレーム列の合間において、当該制御フレームをＦＩＦＯ３７からのフレームよりも優先して集線部１３へ出力する。集線ＩＦ部３１は、集線部１３からフレームを受けると、当該フレームが通常のデータフレームである場合にはＦＩＦＯ３８に出力し、当該フレームが制御フレームである場合にはＰＯＮ制御部３６へ出力する。
【００６１】
暗号部３０は、ＦＩＦＯ３８から受けたデータフレームを暗号化する。また、暗号部３０は、暗号化後のデータフレームおよびＰＯＮ制御部３６から受けた制御フレームを送信処理部３４へ出力する。
【００６２】
送信処理部３４は、暗号部３０から出力されるデータフレームおよび制御フレームを、優先順位に従って受け取り、ＰＯＮ送受信部３５に出力する。
【００６３】
ＰＯＮ制御部３６は、ＭＰＣＰおよびＯＡＭなど、ＰＯＮ回線の制御および管理に関する局側処理を行なう。すなわち、ＰＯＮ制御部３６は、ＰＯＮ回線に接続されている各ＯＮＵとＭＰＣＰメッセージおよびＯＡＭメッセージをやりとりすることによって、ＯＮＵの登録、離脱および帯域割り当てを含めた上りアクセス制御、下りアクセス制御、ならびにＯＮＵへのスリープ指示を含めたＯＮＵの運用管理などを行なう。なお、これらの制御メッセージは、通常は、暗号化の対象外である。
【００６４】
たとえば、ＰＯＮ制御部３６は、各ＯＮＵ２０２から受けたＰＯＮ回線における上り帯域の割り当て要求に基づいて、ＰＯＮ回線における上り帯域を各ＯＮＵ２０２に割り当てる。具体的には、ＰＯＮ制御部３６は、ＯＮＵ２０２から受けたＰＯＮ回線における帯域の割り当て要求を示すレポートフレームに基づいて、ＰＯＮ回線における帯域をＯＮＵ２０２に割り当てる、すなわちグラントを記したゲートフレームをＯＮＵ２０２へ送信する。ＰＯＮ制御部３６は、ゲートフレームを用いて、ＯＮＵ２０２に対して、上りフレームの送信開始タイミングおよび送信可能データ長を通知する。
【００６５】
制御ＩＦ部３２は、全体制御部１１からの指示に基づいて、集線ＩＦ部３１、受信処理部３３、送信処理部３４、およびＰＯＮ制御部３６への設定を行ない、これら各ユニットの状態を全体制御部１１に通知する。また、これら各ユニットに異常が発生した場合は、全体制御部１１からの指示に依らず、異常が発生したユニットの状態を全体制御部１１に通知する。全体制御部１１は、たとえばこれらの情報に基づいて、ＯＳＵ１２の冗長切り替えを行なう。ＰＯＮ送受信部３５についての設定および状態通知は、受信処理部３３を経由して行なわれる。また、暗号部３０についての設定および状態通知は、ＰＯＮ制御部３６を経由して行なわれる。
【００６６】
暗号デバイス４０は、ＰＯＮ制御部３６および暗号部３０を含む。たとえば暗号デバイス４０は１つの集積回路によって実現される。なお、この集積回路は、ＯＳＵ１２におけるＰＯＮ制御部３６および暗号部３０以外の他のユニットをさらに含んでもよい。暗号デバイス４０に対して固有のＭＡＣアドレスが付与される。
【００６７】
図４は、ＯＮＵ２０２の構成を示す図である。図４を参照して、ＯＮＵ２０２は、復号部２０と、ＰＯＮポート２１と、光受信処理部２２と、バッファメモリ２３と、送信処理部２４と、ＵＮＩ（User Network Interface）ポート２５と、受信処理部２６と、バッファメモリ２７と、光送信処理部２８と、制御部２９とを備える。なお、ＰＯＮポート２１と光受信処理部２２とにより受信部を構成する。
【００６８】
受信部は、ＯＬＴ１０１から送信されてきた各種フレームを受信する。たとえば、受信部は、ユーザデータを暗号化した暗号化データ、および当該暗号化データのセキュアタグ等を含むフレームを受信する。より詳しくは、ＰＯＮポート２１は、ＯＬＴ１０１から送信される下り光信号を受信する。光受信処理部２２は、ＰＯＮポート２１経由で受信した下り光信号を電気信号に変換し、当該電気信号からフレームを再構成して出力する。
【００６９】
復号部２０は、光受信処理部２２から受けたフレームを復号する。また、復号部２０は、フレームの種別に応じて制御部２９または送信処理部２４にフレームを振り分ける。具体的には、復号部２０は、復号したデータフレームをバッファメモリ２３経由で送信処理部２４に出力し、光受信処理部２２から受けた制御フレームを制御部２９に出力する。
【００７０】
送信処理部２４は、復号部２０から受けたデータフレームをＵＮＩポート２５経由で図示しないパーソナルコンピュータ等のユーザ端末へ送信する。
【００７１】
受信処理部２６は、ＵＮＩポート２５経由でユーザ端末から受信したデータフレームをバッファメモリ２７経由で光送信処理部２８へ出力する。
【００７２】
制御部２９は、ＭＰＣＰ、ＯＡＭ、およびＭＫＡ等、ＰＯＮ回線の制御および管理に関する宅側処理を行なう。すなわち、ＰＯＮ回線に接続されているＯＬＴ１０１とＭＰＣＰメッセージ、ＯＡＭメッセージ、およびＭＫＡメッセージをやりとりすることによって、アクセス制御等の各種制御を行なう。制御部２９は、各種制御情報を含む制御フレームを生成し、バッファメモリ２７経由で光送信処理部２８へ出力する。
【００７３】
光送信処理部２８は、受信処理部２６から受けたデータフレームおよび制御部２９から受けた制御フレームを光信号に変換し、ＰＯＮポート２１経由でＯＬＴ１０１へ送信する。
【００７４】
図５は、ＯＳＵ１２に含まれる暗号デバイス４０（ＰＯＮ制御部３６および暗号部３０）の構成を示す図である。図５を参照して、ＰＯＮ制御部３６は、フレーム作成部７１と、キー更新部７２と、ＳＣＩ作成部７３と、切替処理部７４とを含む。暗号部３０は、フレーム種別識別部６１と、記憶部６２と、暗号器６３と、マルチプレクサ６４と、キー選択部６５と、ＳＣＩ選択部６６とを含む。記憶部６２は、ＰＯＮ制御部３６に含まれてもよいし、その記憶領域が分割されて暗号部３０およびＰＯＮ制御部３６に含まれてもよい。
【００７５】
暗号部３０において、記憶部６２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切替の前に用いる暗号鍵（「キー」あるいは「暗号化キー」とも呼ぶ）を記憶する。より詳細には、記憶部６２は、キー管理用テーブル７０およびＳＣＩ等の暗号化情報をたとえばロジカルリンク識別子（ＬＬＩＤ）ごとに記憶する。
【００７６】
ＰＯＮ制御部３６において、キー更新部７２は、自己のＯＳＵ１２の配下の各ＯＮＵ２０２との暗号化通信に必要な暗号化キーをたとえばＬＬＩＤごとに取得し、取得した暗号化キーを記憶部６２に保存する。なお、１つのＯＮＵ２０２が１つのＬＬＩＤに対応する場合に限らず、１つのＯＮＵ２０２が複数のＬＬＩＤに対応する場合もある。
【００７７】
より詳細には、キー更新部７２は、保護通信識別番号（Secure Association Number）とＳＡＫ等の暗号鍵との対応関係を示すキー管理用テーブル７０をＬＬＩＤごとに作成し、記憶部６２に保存する。キー管理用テーブル７０には、保護通信識別番号（ＡＮ）と、ＳＡＫ等の暗号化キーと、パケット番号（ＰＮ）とが登録される。
【００７８】
ここで、保護通信識別番号は、たとえば非特許文献２におけるアソシエーション番号（ＡＮ：Association Number）である。アソシエーション番号は、２ビットのデータであり、１つのＬＬＩＤに対して４通りのキーに対応した保護通信を登録することが可能である。
【００７９】
また、キーがユニキャスト用のキーである場合に限らず、ブロードキャスト用のキーおよびマルチキャスト用のキーである場合にも、本実施の形態は適用可能である。
【００８０】
ＳＣＩ作成部７３は、自己のＯＳＵ１２の識別情報およびフレームの送信先のＯＮＵ２０２の識別情報に基づいて、チャネル情報を作成する。たとえば、ＳＣＩ作成部７３は、チャネル情報として非特許文献２におけるＳＣＩ（Secure Channel Identifier）を作成する。
【００８１】
ＳＣＩは、システム識別子（System Identifier）およびポート番号（Port Number）から構成される。具体的には、システム識別子は、フレームの暗号元の世界に２つとないＭＡＣ（Medium Access Control）アドレス（固有の物理アドレス）であり、ポート番号はシステム内で重複しない番号たとえばＬＬＩＤである。ＳＣＩ作成部７３は、ＳＣＩをＬＬＩＤごとに作成し、記憶部６２に保存する。
【００８２】
フレーム作成部７１は、ゲートフレーム等のＭＰＣＰフレーム、ＯＡＭフレーム、拡張ＭＡＣフレームおよびＭＫＡフレーム等の制御フレームを作成して出力する。
【００８３】
暗号部３０において、フレーム種別識別部６１は、ＦＩＦＯ３８およびフレーム作成部７１から受けたフレームにおけるタイプフィールドの内容を確認し、暗号化すべきフレームを判別する。具体的には、たとえば、フレーム種別識別部６１は、データフレームを暗号器６３へ出力し、制御フレームをマルチプレクサ６４へ出力する。
【００８４】
暗号器６３は、フレーム種別識別部６１から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを、たとえば非特許文献２に記載の方法に従い、暗号化キーおよびＳＣＩを用いて暗号化する。
【００８５】
マルチプレクサ６４は、暗号器６３によって暗号化されたデータフレームおよびフレーム種別識別部６１から受けた制御フレームを多重化して送信処理部３４へ出力する。
【００８６】
ＰＯＮ制御部３６において、切替処理部７４は、たとえばＯＳＵ冗長切替のタイミングおよび自己のＯＳＵ１２が切替元であるか切替先であるか等を示す切替制御情報を制御ＩＦ部３２経由で全体制御部１１から取得する。切替処理部７４は、切替制御情報をキー選択部６５、ＳＣＩ選択部６６、暗号器６３およびフレーム作成部７１へ出力する。
【００８７】
切替元の暗号デバイス４０におけるフレーム作成部７１は、切替処理部７４から受けた切替制御情報の示すＭＡＣアドレスを通知するための、自己のＯＳＵ１２と通信中のＯＮＵ２０２を宛先とする制御フレームを生成してフレーム種別識別部６１へ出力する。この制御フレームは、たとえばＭＫＡフレームあるいは拡張ＯＡＭフレームである。
【００８８】
切替先の暗号デバイス４０におけるキー選択部６５は、切替処理部７４から受けた切替制御情報に基づいて、データフレームに含めるべきアソシエーション番号を選択し、選択したアソシエーション番号に対応する暗号化キーをキー管理用テーブル７０から取得し、当該アソシエーション番号および当該暗号化キーを暗号器６３へ出力する。
【００８９】
ＳＣＩ選択部６６は、切替処理部７４から受けた切替制御情報に基づいて、データフレームに含めるべきアソシエーション番号を選択し、選択したアソシエーション番号に対応するＳＣＩをキー管理用テーブル７０から取得し、当該アソシエーション番号および当該ＳＣＩを暗号器６３へ出力する。
【００９０】
図６は、下りデータフレームの構成の一例を説明するための図である。図６（Ａ）は、ＭＡＣｓｅｃ適用前のイーサフレームフォーマットを表した図である。図６（Ｂ）は、ＭＡＣｓｅｃ適用後のイーサフレームフォーマットを表した図である。つまり、図６（Ｂ）は、下りデータフレームのフォーマットを表した図である。より詳しくは、図６（Ｂ）は、下りデータフレームにおけるセキュアタグのフォーマットを説明するための図である。図６（Ｃ）は、主としてＳＣＩの構成を説明するための図である。
【００９１】
図６（Ａ）を参照して、ＭＡＣｓｅｃ適用前のイーサフレームフォーマットは、送信先アドレス（ＤＡ）が挿入されるフィールドと、送信元アドレス（ＳＡ）が挿入されるフィールドと、ユーザデータが挿入されるフィールドとを含む。
【００９２】
図６（Ｂ）を参照して、下りデータフレームは、送信先アドレス（ＤＡ）が挿入されるフィールドと、送信元アドレス（ＳＡ）が挿入されるフィールドと、セキュリティタグ（セキュアタグ）が挿入されるフィールドと、ユーザデータを暗号化した暗号化データが挿入されるフィールドと、ＩＣＶ（Integrity Check Value）が挿入されるフィールドとを含む。
【００９３】
また、セキュアタグは、ＭＡＣｓｅｃ  Ｅｔｈｅｒｔｙｐｅが挿入されるフィールドと、ＴＣＩ（TAG  control  information）が挿入されるフィールドと、ＳＬ（Short  length）が挿入されるフィールドと、ＡＮ（Association Number）が挿入されるフィールドと、ＰＮ（Packet  Number）が挿入されるフィールドとを含む。
【００９４】
暗号フレームに付けられるセキュリティタグ（Ｓｅｃ ＴＡＧ）がロングタグである場合、図６に示されるように、そのセキュリティタグにはＳＣＩが含まれる。セキュリティタグは、ＡＮ，ＰＮを含むが、ＳＣＩはオプションである。したがって、ＳＣＩを含まないセキュリティタグ（ショートタグ）が暗号フレームに付される可能性もある。
【００９５】
ＭＡＣｓｅｃ  Ｅｔｈｅｒｔｙｐｅは、ＭＡＣｓｅｃが使われていることを示す２オクテットのフィールドである。ＴＣＩは、ＭＡＣｓｅｃのバージョンを示すＶビット、ＳＣＩフィールドの存在を示すＳＣビット、暗号化の有無などを示すＥビットなどを含む６ビットのフィールドである。ＡＮは、同一のＳＣの中でＳＡを識別するための２ビットのフィールドである。つまり、ＳＣは最大４つのＳＡから構成される。
【００９６】
ＳＬは、暗号化データ（セキュアデータ）の長さが４８オクテット未満の場合に、その長さ（オクテット）が入る。４８オクテット以上の場合には、ＳＬには０が入る。
【００９７】
ＰＮは、同一のＳＡで送信されたパケットを識別するユニークなＩＤが入る４オクテットのフィールドである。ＰＮは、フレームを識別するパケット番号である。暗号化フレームが１つ送信されるたびにＰＮがインクリメントされる。ＯＮＵは、暗号化フレームを受信してＰＮを確認する。前回受信したフレームのＰＮよりも、閾値以上小さいＰＮを持つフレームは廃棄される。この機能は、リプレイ・プロテクション（Ｒｅｐｌｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）機能と呼ばれる。なお、リプレイ・プロテクションは、オプションであるが、通常は、イネーブルに設定される。
【００９８】
ＴＣＩフィールドのＥビットが１の場合に、ユーザデータが暗号化される。そして、ＤＡ、ＳＡ、セキュアタグ、および暗号化データがメッセージ認証の範囲となる。
【００９９】
ＳＣＩは、ＴＣＩのＳＣビットが１の場合に存在する、８オクテットのフィールドである。ＳＣＩは、ＳＣを識別するために利用される。
【０１００】
図５を再び参照して、暗号器６３は、キー選択部６５またはＳＣＩ選択部６６から受けたアソシエーション番号およびＳＣＩ選択部６６から受けたＳＣＩ等をセキュリティタグに設定するとともに、セキュリティタグにおけるパケット番号を設定する。また、暗号器６３は、フレーム種別識別部６１から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを、キー選択部６５から受けた暗号化キーおよびＳＣＩ選択部６６から受けたＳＣＩを用いて暗号化する。
【０１０１】
暗号器６３は、アソシエーション番号（ＡＮ）およびパケット番号（ＰＮ）等に加えてＳＣＩを含むタグ（ロングタグ）をセキュアタグとして送信する動作を行なう。
【０１０２】
図６（Ｃ）を参照して、ＳＡＩ（Secure Association Number）は、ＳＣＩとＡＮとを含む。ＳＣＩは、上述したように、システム識別子（System Identifier：以下、「Ｓｙｓｔｅｍ  ＩＤ」とも表記する）と、ポート番号（Port Number）とを含む。なお、システム識別子が挿入されるフィールドは、６オクテットのフィールドである。ポート番号が挿入されるフィールドは、２オクテットのフィールドである。
【０１０３】
ロングタグが選択された場合には、ＯＮＵ２０２は、暗号フレームからＳＣＩを取得することができる。しかしながら、ショートタグが選択された場合、ＯＮＵ２０２は、暗号フレームからＳＣＩを直接、判別することができない。その場合には、ＯＮＵ２０２は、たとえば暗号化キー配布用の制御フレーム（たとえばＥＡＰＯＬ−ＭＫＡフレーム）を受信して、その制御用フレームに含まれるＳＣＩを取得することができる。
【０１０４】
図７は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘで定義されている、ＥＡＰＯＬ-ＭＫＡフレームのフレームフォーマットを説明するための図である。図７を参照して、ＭＡＣ  ＳＡのフィールドには、暗号デバイスのＭＡＣアドレスが入る。なお、暗号デバイスとは別のＭＡＣアドレスをＳＣＩのＳｙｓｔｅｍ  ＩＤとして使用する場合も考えられる。ただしこの場合にも、ＭＡＣ  ＳＡのフィールドには、暗号デバイスのＭＡＣアドレスが入るのが適切である。
【０１０５】
Ｐａｃｋｅｔ  Ｂｏｄｙは可変長のフィールドであり、複数のパラメータセット（Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｓｅｔ）を格納することができる。ここでＢａｓｉｃ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒは必須のパラメータセットである。
【０１０６】
図８は、図７に示されたＢａｓｉｃ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｓｅｔの構造を示した図である。図８を参照して、Ｂａｓｉｃ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒ  Ｓｅｔは、ＳＣＩが格納されるＳＣＩフィールドを含む。
【０１０７】
図９は、ＯＮＵ２０２における制御部２９および復号部２０の構成を示す図である。図９を参照して、復号部２０は、復号器５１と、記憶部５２と、ＳＣＩ選択部５３と、キー選択部５４と、アソシエーション番号抽出部５５と、ＰＮ選択部５６と、フレーム種別識別部５７とを含む。
【０１０８】
制御部２９は、キー更新部８１と、ＳＣＩ作成部８２と、切替処理部８３と、制御フレーム処理部８５と、データフレーム処理部８６と、ＰＮ設定部８７とを含む。データフレーム処理部８６は、データフレーム廃棄部８６２を含む。
【０１０９】
制御部２９および復号部２０における一部または全部のユニットは、宅側制御部としてたとえば１つの集積回路で実現される。なお、この集積回路は、ＯＮＵ２０２における制御部２９および復号部２０以外の他のユニットをさらに含んでもよい。また、記憶部５２は、制御部２９に含まれてもよいし、その記憶領域が分割されて制御部２９および復号部２０に含まれてもよい。
【０１１０】
復号部２０において、記憶部５２は、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切替の前に用いる復号化キーである復号化キーを記憶する。より詳細には、記憶部５２は、復号パラメータ管理テーブル６０、ポート番号等の暗号化情報を記憶する。
【０１１１】
制御部２９において、キー更新部８１は、ＯＳＵ１２との暗号化通信に必要な復号化キーを取得し、取得した復号化キーを記憶部５２に保存する。
【０１１２】
ＳＣＩ作成部８２は、自己のＯＮＵ２０２の識別情報およびフレームの暗号元のＯＳＵ１２の識別情報に基づいて、チャネル情報を作成する。たとえば、ＳＣＩ作成部８２は、チャネル情報として非特許文献２におけるＳＣＩ（Secure  Channel  Identifier）を作成し、記憶部５２に保存する。この場合、前述のように、自己のＯＮＵ２０２の識別情報はＬＬＩＤであり、フレームの暗号元のＯＳＵ１２の識別情報はＭＡＣアドレスである。
【０１１３】
キー更新部８１およびＳＣＩ作成部８２は、保護通信識別番号とＳＡＫ等の復号化キーとＳＣＩとの対応関係を示す復号パラメータ管理テーブル６０を作成し、記憶部５２に保存する。たとえば、復号パラメータ管理テーブル６０には、保護通信識別番号（ＡＮ）と、ＳＡＫ等の暗号化キーと、パケット番号（ＰＮ）と、運用系ＯＳＵおよび待機系ＯＳＵ間の冗長切替の前に用いるＳＣＩが登録される。
【０１１４】
復号部２０において、フレーム種別識別部５７は、光受信処理部２２から受けたフレームにおけるタイプフィールドの内容を確認し、復号すべきフレームを判別する。具体的には、たとえば、フレーム種別識別部５７は、データフレームをデータフレーム処理部８６およびアソシエーション番号抽出部５５へ出力し、制御フレームを制御部２９へ出力する。
【０１１５】
データフレーム処理部８６は、下りデータフレームにおけるセキュアタグの内容に基づいた処理を行ない、その下りデータフレームを復号器５１に出力する。ＰＮ設定部８７は、復号パラメータ管理テーブル６０にＰＮの値を設定する。
【０１１６】
復号器５１は、データフレーム処理部８６から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを、たとえば非特許文献２に記載の方法に従い、復号化キーおよびＳＣＩを用いて復号し、バッファメモリ２３へ出力する。
【０１１７】
より詳細には、復号器５１は、キー選択部５４によって復号パラメータ管理テーブル６０を参照することにより、アソシエーション番号抽出部５５によって抽出された保護通信識別番号に対応する復号化キーを取得し、その取得した復号化キーをデータフレームの復号に用いる。
【０１１８】
アソシエーション番号抽出部５５は、フレーム種別識別部５７から受けたデータフレームに含まれるアソシエーション番号を抽出し、抽出したアソシエーション番号をＳＣＩ選択部５３およびキー選択部５４へ出力する。また、アソシエーション番号抽出部５５は、データフレームのセキュリティタグにおけるアソシエーション番号の変更を検知し、その検知結果を切替処理部８３に通知する。
【０１１９】
キー選択部５４は、アソシエーション番号抽出部５５から受けたアソシエーション番号に対応する復号化キーを復号パラメータ管理テーブル６０から取得し、当該アソシエーション番号および当該復号化キーを復号器５１へ出力する。
【０１２０】
ＳＣＩ選択部５３は、アソシエーション番号抽出部５５から受けたアソシエーション番号に対応するＳＣＩを復号パラメータ管理テーブル６０から取得し、当該アソシエーション番号および当該ＳＣＩを復号器５１へ出力する。
【０１２１】
復号器５１は、キー選択部５４から受けた復号化キーおよびＳＣＩ選択部５３から受けたＳＣＩを用いて、フレーム種別識別部５７から受けたデータフレームに含まれるユーザデータを復号し、バッファメモリ２３へ出力する。
【０１２２】
制御部２９において、制御フレーム処理部８５は、フレーム種別識別部５７から受けた制御フレームの解析を行ない、解析結果に基づいてアクセス制御等の各種制御を行なう。
【０１２３】
図１０は、複数のＯＳＵを備えるＯＬＴの一般的と考えられる構成を説明する模式図である。図１０を参照して、ＯＬＴ１０１は、たとえば３つのＯＳＵ（ＯＳＵ１２＿ａ〜１２＿ｃ）を備える。ＯＳＵ１２＿ａ，１２＿ｂは、それぞれＰＯＮ回線２０３＿ａ，２０３＿ｂをそれぞれ終端する。
【０１２４】
各ＯＳＵのＭＡＣ制御デバイスは、暗号処理も行なうため暗号デバイスと呼ぶことができる。一般的には、ＭＡＣアドレスは、ＭＡＣ制御デバイスごと、すなわち暗号デバイスごとに異なっている。したがって、冗長切替をサポートするＯＬＴ１０１においても、ＭＡＣアドレスは、ＯＳＵごとに異なる。図１０では、ＯＳＵ１２＿ａ〜１２＿ｃのＭＡＣアドレスが、それぞれ「Ａ」、「Ｂ」および「Ｃ」と示される。
【０１２５】
一例では、ＰＯＮ回線２０３＿ｂを終端するＯＳＵが、ＯＳＵ１２＿ｂからＯＳＵ１２＿ｃへと切替えられる。この切替に伴って、暗号デバイスのＭＡＣアドレスが変化する。暗号デバイスの切替（ＭＡＣアドレスの変化）に伴って、ＳＣＩに含まれるＳｙｓｔｅｍ  ＩＤが変化する。この変化に伴う処理がＯＳＵとＯＮＵとの間に発生する。
【０１２６】
図１１は、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘにおいて、あるセキュアチャネル（セキュア経路）で暗号化通信を始める場合の手順を説明する図である。なお、実施の形態１との対比のために、シーケンスを示すための符号は、図２と同様の符号を用いている。図１１を参照して、まず、セキュアチャネルの識別子（ＳＣＩ）を使って、当該チャンネルでセキュアな通信を行なう相手を見つけるディスカバリ（ＭＫＡ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ）が実行される。当該ＳＣＩを使って局側装置からＯＮＵに暗号化キーを配布し、その上で暗号化通信が開始される。
【０１２７】
具体的に説明すると、まず、ＯＮＵがＰＯＮ回線に接続される（リンクアップする）。ＯＳＵ１２＿ｂは、ＭＫＡ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙを実行して、あるセキュアチャネルのＳＣＩ（これを「ＳＣＩ＿１とする」）を使って通信する相手、すなわちＯＮＵ２０２を見つける。つまり、ＯＳＵ１２＿ｂとＯＮＵ２０２とによりディスカバリが実行される。
【０１２８】
次に、ＯＳＵ１２＿ｂは、当該ＳＣＩ（ＳＣＩ＿１）を使ってＯＮＵ２０２にキー（これを「Ｋｅｙ＿１」とする）を配布する。これにより暗号化通信が開始されて、ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２＿ｂにおいて暗号化されたデータを復号することができる。
【０１２９】
冗長切替によって、ＯＳＵ１２＿ｃが、運用系ＯＳＵとして機能し始める。この場合、ＯＳＵ１２＿ｂは、待機系ＯＳＵとして機能し始める。ＯＳＵの切替えによってＭＡＣアドレスが切替わる。
【０１３０】
切替後の暗号デバイス（ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１）と、宅側装置とは、切替前とは異なるセキュアチャネル（ＳＣ）で暗号通信を行なう。このため、標準（ＩＥＥＥ８０２．１Ｘ）では、新たに、ＭＫＡ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙを実行して、新しいセキュアチャネルのＳＣＩ（これを「ＳＣＩ＿２」とする）を使って通信する相手、すなわちＯＮＵ２０２を見つけることが想定される。つまり、ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１とＯＮＵ２０２とによりＭＫＡディスカバリが実行される。
【０１３１】
ＯＳＵ１２＿ｃは、当該ＳＣＩ（ＳＣＩ＿２）を使ってＯＮＵ２０２にキー（これを「Ｋｅｙ＿２」とする）を配布する。これにより暗号化通信が開始されて、ＯＮＵ２０２は、ＯＳＵ１２＿ｃにおいて暗号化されたデータを復号することができる。
【０１３２】
しかしながら、ＯＳＵの冗長切替後、ＭＫＡ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙおよびキーの配布が行なわれるために、暗号化通信が一時的に停止する。通信が停止する期間が長くなると、通信品質の劣化という課題が発生する。
【０１３３】
図１２は、実施の形態１に係るＯＬＴの構成を説明する模式図である。図１２を参照して、実施の形態１では、切替元の暗号デバイス（ＯＳＵ１２＿ｂ）と、切替先の暗号デバイス（ＯＳＵ＿１２ｃ）との間でＳＣＩ（特にＳｙｓｔｅｍ  ＩＤ）が引き継がれる。
【０１３４】
１つの実施形態では、切替元の暗号デバイスと、切替先の暗号デバイスとの間でＭＡＣアドレスが共通化される（ＭＡＣアドレスはＢである）。ＳＣＩに含まれるＳｙｓｔｅｍ  ＩＤは、暗号デバイスのＭＡＣアドレスに設定される。すなわち、Ｓｙｓｔｅｍ  ＩＤが切替元の暗号デバイスと、切替先の暗号デバイスとで共通化される。
【０１３５】
ＯＬＴ１０１において、２つの暗号デバイスの間で切替が発生する。この切替において、暗号化通信に用いるＳＣＩに含まれるＳｙｓｔｅｍ  ＩＤ（言い換えると暗号デバイスのＭＡＣアドレス）が、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへと引き継がれる。ただし、切替元の暗号デバイスと切替先の暗号デバイスとでは、ＭＡＣアドレスが同じであるため、Ｓｙｓｔｅｍ  ＩＤは変化しない。
【０１３６】
ＯＬＴ１０１における暗号デバイスの切替においてＳｙｓｔｅｍ  ＩＤが変化しないので、ＯＮＵ２０２は、暗号化通信を継続することができる。ＯＮＵ２０２では、暗号デバイスの切替の検出などといった特別な処理が不要である。したがってＯＮＵ２では、通常の処理とは異なる処理を実行するための追加的な回路ならびにプログラムが不要となる。
【０１３７】
別の実施の形態では、暗号デバイスに割り当てられるＭＡＣアドレスは、固有のアドレス（暗号デバイスごとに異なるアドレス）であり、Ｓｙｓｔｅｍ  ＩＤは切替元の暗号デバイスと切替先の暗号デバイスとの間で共通のアドレスでもよい。この場合にも、切替元の暗号デバイスと切替先の暗号デバイスとの間でＳｙｓｔｅｍ  ＩＤ（言い換えると暗号デバイスのＭＡＣアドレス）が引き継がれる。したがって、ＯＮＵ２０２は、暗号化通信を継続することができる。
【０１３８】
切替元の暗号デバイスと、切替先の暗号デバイスとは、切替の際にＳＣＩを引き継ぐことができる。これにより、切替元の暗号デバイスと、切替先の暗号デバイスとでＭＡＣアドレスを共通化することができる。たとえば以下に説明されるように運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵにデータが転送されることで、切替元の暗号デバイスから切替先の暗号デバイスへとＳＣＩを引き継ぐことができる。
【０１３９】
図１３は、運用系ＯＳＵから待機系ＯＳＵへのデータ転送の一例を示した模式図である。図１３を参照して、運用系ＯＳＵ１２の通知部（ＰＯＮ制御部３６および制御ＩＦ部３２）は、ポート番号（この実施形態ではＬＬＩＤ）ごとに、図５において説明したキー管理用テーブル７０のＡＮとキーとを、待機系ＯＳＵ１２に転送する。
【０１４０】
運用系ＯＳＵ１２は、キー管理用テーブル７０を待機系ＯＳＵ１２に転送する。当該転送のタイミングは、特に限定されるものではない。たとえば冗長切替の際にデータが転送されてもよく、冗長切替に先立って、データが転送されてもよい。運用系ＯＳＵ１２から待機系ＯＳＵ１２への冗長切替が行なわれる場合であっても、既にＡＮおよびキーが待機系ＯＳＵ１２に転送されているため、迅速な冗長切替を行なうことが可能となる。また、待機系ＯＳＵ１２は、ＰＮを引き継ぐ必要がないため、ＰＮを引き継ぐ場合に比べて冗長切替に要する時間を短縮できる。
【０１４１】
Ｓｙｓｔｅｍ  ＩＤも同様に、たとえば冗長切替の際に、運用系ＯＳＵ１２から待機系ＯＳＵ１２へと引き継がれる。あるいは、複数の暗号デバイス間で共通のＳｙｓｔｅｍ  ＩＤが予め設定されていてもよい。この場合には、運用系ＯＳＵ１２から待機系ＯＳＵ１２へとＳｙｓｔｅｍ  ＩＤを引き継ぐ必要がないので、暗号通信をより円滑に継続することができる。
【０１４２】
ＯＮＵ２０２（データフレーム処理部８６）は、暗号フレームの復号に使うべきキー（ＳＡＫ）と、そのフレームに付与されるべきＰＮの下限値（前回受信したフレームのＰＮから、閾値を引いた値）を、Ｓｅｃ ＴＡＧのＡＮで識別する。したがって、暗号デバイスの切替前後でＰＮが正しく引き継がれないと、Ｒｅｐｌａｙ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎによるフレームの廃棄という問題が発生する。
【０１４３】
切替元の暗号デバイスからＰＮを正確に引き継ごうとすると、暗号デバイスの切替に要する時間が増加するという課題が発生する。切替元の光回線ユニットにおいて、まず、引き継ぐべきＰＮが確定しなければならない。しかし引き継ぐべきＰＮが確定するのは、切替元の光回線ユニットの下りキュー（たとえばＦＩＦＯ３８）が空になるのが確認された後である。したがって、その下りキューが空になる前には、切替元の光回線ユニットは、切替先の光回線ユニットに、正確なＰＮを通知することができない。
【０１４４】
さらに、下りキューが空になったのを確認した後に、切替元の光回線ユニットは、当該光回線ユニットに接続されるＯＮＵの数だけのＰＮを、切替元の光回線ユニットに通知する必要がある。したがって、このような理由によっても、切替時間が増加する。
【０１４５】
ＯＮＵ２０２は、暗号フレームの復号に使うべきキー（ＳＡＫ）と、そのフレームに付与されるべきＰＮの下限値（前回受信したフレームのＰＮから、閾値を引いた値）を、Ｓｅｃ ＴＡＧのＡＮで識別する。Ｒｅｐｌａｙ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎは、ＡＮを跨いでは適用されない。
【０１４６】
したがって、暗号デバイスの切替前後でＡＮを変化させれば、Ｒｅｐｌａｙ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎによるフレームの廃棄を回避することができる。その理由は、ＡＮが新しくなった後に最初にＯＮＵ２０２が受信する暗号フレームについては、そのフレームに付されるべきＰＮの下限値が設定されていないためである。
【０１４７】
ＩＥＥＥ８０２．１ＡＥによれば、セキュリティ関係（保護された通信を行なうメンバー間の関係）は、鍵交換を行ないながら途切れることなく維持される。このセキュリティ関係は、１つの鍵で保護されているセキュリティ関係（セキュア・アソシエーション）が、鍵交換によって途切れることなく入替わることによって成立している。この切れ目のないセキュリティ関係を構成する各セキュア・アソシエーションを識別する番号がＡＮである。つまり、ＡＮは、ある１つの暗号化キーが使用されている期間におけるセキュリティ関係を識別するための番号である。
【０１４８】
ＩＥＥＥ８０２．１ＡＥによれば、ＡＮを切替えるということとキーを交換することとは同義である。しかしながら、暗号化キーを交換すると、暗号化通信の停止期間が発生する。この実施の形態では、ＡＮは変更するが鍵は交換しない。したがって、円滑な暗号化通信を継続することができる。
【０１４９】
図１４は、図２に示したシーケンスをより詳細に説明するための図である。図８を参照して、シーケンスＳＱ６において、ＯＵＳ１２＿１は、暗号化キー（Ｋｅｙ＿１）、アソシエーション番号（ＡＮ）（ｎとする）、およびＳＣＩ（ＳＣＩ＿１とする）を用いて、ＯＮＵ２０２との間で暗号通信を行なう。
【０１５０】
シーケンスＳＱ８において、ＯＳＵ１２＿１とＯＳＵ１２＿Ｎ＋１との間で冗長切替（およびＳＣＩの引き継ぎ）が行なわれる。冗長切替後に、シーケンスＳＱ１０において，ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１が、運用系ＯＳＵとして機能し始める。シーケンスＳＱ１２において、ＯＳＵ１２＿１が、待機系ＯＳＵとして機能し始める。シーケンスＳＱ１４において、ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１が、下りデータフレームをＯＮＵ２０２に送信する。
【０１５１】
実施の形態１では、切替元の暗号デバイスと切替先の暗号デバイスとの間でＳＣＩが共通化されている。したがって切替元の暗号デバイス（ＯＳＵ１２＿１）と切替先の暗号デバイス（ＯＳＵ１２＿Ｎ＋１）との間でＳＣＩが引き継がれる。これによりＳｙｓｔｅｍ  ＩＤも引き継がれる。
【０１５２】
切替先の暗号デバイスは、切替元の暗号デバイスから引き継いだＳＣＩおよび暗号化キーを用いて、暗号化通信を行なう。さらに、暗号デバイスの切替が発生しても、切替先の暗号デバイスとＯＮＵ２０２との間では、ＭＫＡ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙが実行されない。これにより、円滑な暗号化通信を実現することができる。なお、ＡＮは、ｎ＋１に切替えられる。ＡＮを切替えることによって、ＰＮがリセットされる。これによりＲｅｐｌｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  によるフレーム廃棄を回避することができる。
【０１５３】
なお、ＯＮＵ２０２の側では、ＡＮ＝ｎ＋１となる暗号フレームの復号のために、予め、キー（Ｋｅｙ＿１）およびＳＣＩ（ＳＣＩ＿１）を準備しておく必要がある。このための処理を、復号パラメータ管理テーブルを示しながら以下に説明する。
【０１５４】
図１５は、実施の形態１に係る復号パラメータ管理テーブルの構成例を示した図である。図９および図１５を参照して、復号パラメータ管理テーブル６０は、ＡＮ、キー（暗号鍵）、許容できる最小のＰＮ、およびＳＣＩを管理するためのテーブルである。ＯＮＵ２０２は、暗号フレーム（図６（Ｂ）を参照）を受信すると、その受信した暗号フレームのＳｅｃ  ＴＡＧに格納されたＡＮの値を取得する。たとえばアソシエーション番号抽出部５５により、暗号フレームからＡＮの値が抽出される。キー選択部５４は、復号パラメータ管理テーブル６０を参照して、アソシエーション番号抽出部５５により取得されたＡＮに関連付けられるキーを取得する。また、ＰＮ選択部５６は、復号パラメータ管理テーブル６０を参照して、アソシエーション番号抽出部５５により、取得されたＡＮに関連付けられるＰＮ（許容できる最小ＰＮ）を取得する。
【０１５５】
なお、セキュリティタグ（Ｓｅｃ  ＴＡＧ）にショートタグを使用する場合には、復号に用いるＳＣＩも、このテーブルから取得される。一方、ＳｅｃＴＡＧにロングタグを使用する場合には、ＳｅｃＴＡＧ内のＳＣＩの値を復号に用いることができる。
【０１５６】
図１６は、実施の形態１に係る、復号パラメータ管理テーブル６０に対するキーの登録の一例を示した図である。図１６を参照して、ＯＮＵ２０２がＯＬＴ１０１からキーを配布された場合、ＯＮＵ２０２（たとえば制御部２９のキー更新部８１）は、次のＡＮにも同じキーを設定する。
【０１５７】
Ｓｅｃ  ＴＡＧにショートタグを使用している場合、復号パラメータ管理テーブル６０の指定されたＡＮの行のＳＣＩの欄には、キー配布用の制御フレーム（たとえばＥＡＰＯＬ−ＭＫＡフレーム）に格納されているＳＣＩの値のコピーが登録される。次のＡＮの行のＳＣＩの欄にも同じく、キー配布用の制御フレーム（たとえばＥＡＰＯＬ−ＭＫＡフレーム）に格納されているＳＣＩの値のコピーが登録される。
【０１５８】
図１６には、一例として、ＯＬＴ１０１のＯＳＵからＡＮ＝０と指定されてキーＫｅｙ＿１がＯＮＵ２０２に配布された状態が示されている。この場合、ＡＮ＝０およびＡＮ＝１の行のＳＣＩの欄には、キーＫｅｙ＿１の配布用の制御フレーム（たとえばＥＡＰＯＬ−ＭＫＡフレーム）に含まれるＳＣＩの値のコピーが登録される。
【０１５９】
なお、たとえばＡＮ＝３と指定された場合には、ＡＮ＝３の行およびＡＮ＝０の行において、上記の方法に従ってキーおよびＳＣＩが登録される。
【０１６０】
次に、ＯＬＴ１０１の切替元ＯＳＵ（たとえばＯＳＵ１２＿１）は、キーＫｅｙ＿１を使用して暗号化したフレームのＡＮを０に設定し、その暗号フレームをＯＮＵ２０２に送信する。ＯＮＵ２０２は、ＯＬＴ１０１からの暗号フレームを受信して、ＰＮを確認する。このとき、ＯＮＵ２０２は、必要に応じて、復号パラメータ管理テーブル６０のＰＮの欄を更新する。
【０１６１】
図１７は、実施の形態１に係る復号パラメータ管理テーブル６０におけるＰＮの設定の一例を示した図である。図１７を参照して、たとえば、ＰＮ＝１０００である暗号フレームをＯＮＵ２０２が受信し、閾値が１００であるとする。この場合、ＯＮＵ２０２（たとえばＰＮ設定部８７）は、ＡＮ＝０の行のＰＮの欄に９００（＝１０００−１００）を設定する。
【０１６２】
図１６に示されるように復号パラメータ管理テーブル６０が登録された状態で、ＰＮ＝１００の暗号フレームをＯＮＵ２０２が受信したとする。この場合、ＯＮＵは、Ｒｅｐｌａｙ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎを実行し、当該フレーム（ＰＮ＝１００の暗号フレーム）を廃棄する。なお、この場合、復号パラメータ管理テーブル６０に登録されたＰＮの値は更新されない。
【０１６３】
次にＯＬＴ１０１において、ＯＳＵの冗長切替が発生する（図１４のシーケンスＳＱ８を参照）。切替先のＯＳＵ（たとえばＯＳＵ１２＿Ｎ＋１）は、Ｋｅｙ＿１を引き継いて、フレームを暗号化する。暗号フレームのＳｅｃ ＴＡＧに格納されるＡＮの値は１に設定される。切替先のＯＳＵは、その暗号フレームをＯＮＵ２０２に送信する。
【０１６４】
ＯＮＵ２０２は、復号パラメータ管理テーブル６０に登録されたキー（たとえばＫｅｙ＿１）およびＳＣＩ（ショートタグの場合）を使って暗号フレームを復号することができる。さらに、許容できる最小のＰＮ（ＰＮの下限値）が最初は０に設定されているため、Ｒｅｐｌａｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎによるフレーム廃棄は行なわれない。したがって暗号デバイスの切替が発生しても、円滑な暗号化通信を継続することができる。
【０１６５】
なお、切替先のＯＳＵは、暗号フレームのＰＮの値を、１から始めてもよく、１以外の適切な値から始めてもよい。たとえば、切替先のＯＳＵは、切替元のＯＳＵから、ＰＮの適切な値を引き継いでもよい。たとえば切替元のＯＳＵのＦＩＦＯ３８（図３に示す、下りフレームを蓄積するキュー）が空になる前のＰＮを、切替先のＯＳＵに引き継いでもよい。切替先のＯＳＵに引き継がれるＰＮの値は、下りフレームを蓄積するキューが空になる前の値なので、正確な値ではない。しかし、切替先のＯＳＵがＡＮを変更するために、ＯＮＵでのＲｅｐｌａｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎによるフレーム廃棄は行なわれない。また、下りフレームを蓄積するキューが空になる前に、切替元のＯＳＵは、切替先のＯＳＵにＰＮの値を通知することができる。したがって、切替元のＯＳＵにおいてキューが空になるのを待ってから切替先のＯＳＵにＰＮの値が通知される場合に比べて、切替えに必要な時間を短縮することができる。すなわちスムーズな冗長切替が可能となる。これにより、暗号デバイスの切替えに伴う通信停止時間をさらに短縮することができるので、より高品質な通信を実現することができる。
【０１６６】
また、上記のようにＰＮの値を適当な値から始めることにより、通信の安全性を高めることもできる。ＩＥＥＥ８０２．１ＡＥによれば、安全性の確保のために、同じキーで暗号化するフレームの数に閾値が設定される。したがって１つのキーで暗号化したフレームの数をＰＮの値により管理していてもよい。ＰＮがその閾値を超えたら、ＯＬＴ１０１はＯＮＵ２０２に次のキーを配布してもよい。この実施の形態では、切替先のＯＳＵは、切替元のＯＳＵから引き継ぐ。したがって、切替先のＯＳＵが、切替元のＯＳＵから、適切な大きさのＰＮ（たとえば上述のような、下りフレームを蓄積するキューが空になる前の値）を引き継ぐことにより、切替先のＯＳＵが、おおむね適切なタイミングで、次の新しいキーをＯＮＵ２０２に配布することができる。
【０１６７】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、ＯＬＴにおいて暗号デバイスの切替が発生しても、切替の前後でキーおよびＳＣＩの両方が引き継がれる。実施の形態２では、ＯＬＴにおいて暗号デバイスの切替が発生した場合、ＳＣＩは引継がれるものの、キーは更新される。ＯＮＵは、暗号デバイスの切替後に用いられるキーを予め用意する。ＯＬＴにおける暗号デバイスの切替のタイミングで、キーが切替えられる。
【０１６８】
図１８は、実施の形態２に係るＰＯＮシステム３０２で行なわれる処理の概要を説明するためのシーケンスチャートである。図１８を参照して、シーケンスＳＱ２〜ＳＱ１２の処理は、図１４に示される処理と同様である。シーケンスＳＱ１４において、切替先の暗号デバイスは、切替元の暗号デバイスと同じＳＣＩおよび、切替後のキー（Ｋｅｙ＿２）を用いて暗号通信を行なう。なお、ＯＮＵ２０２は、切替後のキー（復号用の新しいキー）を予め準備している。
【０１６９】
ＡＮは、ｎ＋１に切替えられる。ＡＮを切替えることによって、ＰＮがリセットされる。これによりＲｅｐｌｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ  によるフレーム廃棄を回避することができる。
【０１７０】
本発明の実施の形態２に係るＰＯＮシステムの概略構成は、実施の形態１に係る構成と同様であるので、以後の説明を繰り返さない。ＯＬＴ１０１における、キーの切替えについて説明する。
【０１７１】
図５を参照して、切替処理部７４は、ＯＳＵ冗長切替のタイミングにおいて、自己のＯＳＵ１２が切替先であることを示す切替制御情報を制御ＩＦ部３２経由で全体制御部１１から取得する。切替先のＯＳＵ１２におけるキー選択部６５は、この切替処理部７４から受けた切替制御情報に基づいて、データフレームに含めるべきアソシエーション番号を選択する。さらに、キー選択部６５は、選択したアソシエーション番号に対応する暗号化キーをキー管理用テーブル７０から取得し、当該アソシエーション番号および当該暗号化キーを暗号器６３へ出力する。これによりキーが切替られる。
【０１７２】
ＯＮＵ２０２における制御部２９および復号部２０の構成は、図９に示された構成と同様である。さらに、復号パラメータ管理テーブル６０の構成について、実施の形態２では、図９に示した構成を採用することができる。実施の形態２においても、セキュリティタグ（ＳｅｃＴＡＧ）にショートタグを使用する場合には、復号に用いるＳＣＩも、このテーブルから取得される。一方、Ｓｅｃ  ＴＡＧにロングタグを使用する場合には、Ｓｅｃ  ＴＡＧ内のＳＣＩの値を復号に用いることができる。
【０１７３】
図１９は、実施の形態２に係る、復号パラメータ管理テーブル６０に対するキーの登録の一例を示した図である。図１９を参照して、ＯＮＵ２０２がＯＬＴ１０１からキーを配布された場合、ＯＮＵ２０２（たとえば制御部２９のキー更新部８１）は、次のＡＮに、適切な方法によって予め用意したキー（Ｋｅｙ＿２）を設定する。キーＫｅｙ＿２は、たとえばＯＬＴ１０１から配布されたキーをビット反転させたキーでもよい。
【０１７４】
Ｓｅｃ  ＴＡＧにショートタグを使用している場合、復号パラメータ管理テーブル６０の指定されたＡＮの行のＳＣＩの欄には、キーＫｅｙ＿１の配布用の制御フレーム（たとえばＥＡＰＯＬ−ＭＫＡフレーム）に格納されているＳＣＩの値のコピーが登録される。次のＡＮの行のＳＣＩの欄にも、キーＫｅｙ＿１の配布用の制御フレーム（たとえばＥＡＰＯＬ−ＭＫＡフレーム）に格納されているＳＣＩのコピーが登録される。
【０１７５】
図１９には、一例として、ＯＬＴ１０１のＯＳＵからＡＮ＝０と指定されてキーＫｅｙ＿１がＯＮＵ２０２に配布された状態が示されている。この場合、ＡＮ＝０の行のＳＣＩの欄には、キーＫｅｙ＿１の配布用の制御フレーム（たとえばＥＡＰＯＬ−ＭＫＡフレーム）に含まれるＳＣＩの値のコピーが登録される。次のＡＮ（ＡＮ＝１）の行のキーの欄には、Ｋｅｙ_２が登録される。キーＫｅｙ_２は、たとえばキーＫｅｙ＿１をビット反転させたキーである。またＡＮ＝１の行のＳＣＩの欄には、キーＫｅｙ＿１の配布用の制御フレーム（たとえばＥＡＰＯＬ−ＭＫＡフレーム）に含まれるＳＣＩの値のコピーが登録される。
【０１７６】
なお、たとえばＡＮ＝３と指定された場合には、ＡＮ＝３の行およびＡＮ＝０の行において、上記の方法に従ってキーおよびＳＣＩが登録される。
【０１７７】
次に、ＯＬＴ１０１の切替元ＯＳＵ（たとえばＯＳＵ１２＿１）は、キーＫｅｙ＿１を使用して暗号化したフレームのＡＮを０に設定し、その暗号フレームをＯＮＵ２０２に送信する。ＯＮＵ２０２は、ＯＬＴ１０１からの暗号フレームを受信して、ＰＮを確認する。このとき、ＯＮＵ２０２は、必要に応じて、復号パラメータ管理テーブル６０のＰＮの欄を更新する。
【０１７８】
図２０は、実施の形態２に係る復号パラメータ管理テーブル６０におけるＰＮの設定の一例を示した図である。図２０を参照して、たとえば、ＰＮ＝１０００である暗号フレームをＯＮＵ２０２が受信し、閾値が１００であるとする。この場合、ＯＮＵ２０２（たとえばＰＮ設定部８７）は、ＡＮ＝０の行のＰＮの欄に９００（＝１０００−１００）を設定する。
【０１７９】
次にＯＬＴ１０１において、ＯＳＵの冗長切替が発生する（図１２のシーケンスＳＱ８を参照）。切替先のＯＳＵ（たとえばＯＳＵ１２＿Ｎ＋１）は、Ｋｅｙ＿２を用いて、フレームを暗号化する。暗号フレームのＳｅｃ  ＴＡＧに格納されるＡＮの値は１に設定される。切替先のＯＳＵは、その暗号フレームをＯＮＵ２０２に送信する。
【０１８０】
ＯＮＵ２０２は、復号パラメータ管理テーブル６０に登録されたキー（たとえばＫｅｙ＿２）およびＳＣＩ（ショートタグの場合）を使って暗号フレームを復号することができる。さらに、許容できる最小のＰＮ（ＰＮの下限値）が最初は０に設定されているため、Ｒｅｐｌａｙ  Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎによるフレーム廃棄は行なわれない。したがって実施の形態２によれば、実施の形態１と同じく、暗号デバイスの切替が発生しても、円滑な暗号化通信を継続することができる。
【０１８１】
なお、実施の形態２と同じく、切替先のＯＳＵは、暗号フレームのＰＮの値を、１から始めてもよく、１以外の適切な値から始めてもよい。暗号フレームのＰＮの値を、１以外の適切な値から始める場合、たとえば切替先のＯＳＵは、切替元のＯＳＵから、ＰＮの適切な値を引き継いでもよい。一例として、切替元のＯＳＵのＦＩＦＯ３８（図３に示す、下りフレームを蓄積するキュー）が空になる前のＰＮを、切替先のＯＳＵに引き継いでもよい。この場合にも、切替元のＯＳＵにおいてキューが空になるのを待ってから切替先のＯＳＵにＰＮの値が通知される場合に比べて、切替えに必要な時間を短縮することができる。すなわちスムーズな冗長切替が可能となる。これにより、暗号デバイスの切替えに伴う通信停止時間をさらに短縮することができるので、より高品質な通信を実現することができる。
【０１８２】
さらに、ＰＮの値を適当な値から始めることにより、通信の安全性を高めることもできる。実施の形態２では、予め用意された、正式な鍵交換によらないキーを利用する。したがって、ＯＳＵにおいてＰＮの値を、大きめの値に設定し、次のキーの交換までに、そのキーで暗号化されるフレームの数が少なくなるように、暗号化されるフレームの数を制限してもよい。これにより、切替先のＯＳＵが、ＯＮＵ２０２との間でより安全性の高い暗号化通信を行なうことができる。
【０１８３】
本発明の実施形態に係る切替検出装置は、専用のハードウエア装置で実現されるものに限られない。外部からプログラムをメモリにインストールし、コンピュータがこのプログラムをメモリから読出して実行することによって、切替検出装置の機能を実現することとしてもよい。
【０１８４】
また図１３に、ＳＣＩの引継ぎの一例として、切替元の暗号デバイスが切替先の暗号デバイスに対して情報を転送する場合を示した。ただし、切替先の暗号デバイスが切替元の暗号デバイスから情報を取得してもよい。さらに、第１の暗号デバイスおよび第２の暗号デバイスとは異なる別のデバイスが、切替元の暗号デバイスと切替先の暗号デバイスとの間の情報の伝達を仲介してもよい。このデバイスは、たとえばＯＬＴ１０１に実装された制御装置でもよく、ＯＬＴ１０１の外に設けられた制御装置でもよい。
【０１８５】
今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１８６】
１１  全体制御部、１２＿１〜１２＿Ｎ＋１  光回線ユニット（ＯＳＵ）、１３  集線部、１４  光スイッチ、２０  復号部、２１  ＰＯＮポート、２２  光受信処理部、２３，２７  バッファメモリ、２４，３４  送信処理部、２６，３３  受信処理部、２８  光送信処理部、２９  制御部、３０  暗号部、３１  集線ＩＦ部、３２  制御ＩＦ部、３５  ＰＯＮ送受信部、３６  ＰＯＮ制御部、３７，３８  ＦＩＦＯ、４０  暗号デバイス、５１  復号器、５２，６２  記憶部、５３，６６  ＳＣＩ選択部、５４，６５  キー選択部、５５  アソシエーション番号抽出部、５６  ＰＮ選択部、５７，６１  フレーム種別識別部、６０  復号パラメータ管理テーブル、６３  暗号器、６４  マルチプレクサ、７０  キー管理用テーブル、７１  フレーム作成部、７２，８１  キー更新部、７３，８２  ＳＣＩ作成部、７４，８３  切替処理部、８５  制御フレーム処理部、８６  データフレーム処理部、８７  ＰＮ設定部、１０１  局側装置（ＯＬＴ）、２０２  宅側装置（ＯＮＵ）、２０３＿１〜２０３＿Ｎ  ＰＯＮ回線、２０４＿１〜２０４＿Ｎ  光カプラ、３０２  ＰＯＮシステム、８６２  データフレーム廃棄部。
【図１】
2015133610.tif 000003
【図２】
2015133610.tif 000004
【図３】
2015133610.tif 000005
【図４】
2015133610.tif 000006
【図５】
2015133610.tif 000007
【図６】
2015133610.tif 000008
【図７】
2015133610.tif 000009
【図８】
2015133610.tif 000010
【図９】
2015133610.tif 000011
【図１０】
2015133610.tif 000012
【図１１】
2015133610.tif 000013
【図１２】
2015133610.tif 000014
【図１３】
2015133610.tif 000015
【図１４】
2015133610.tif 000016
【図１５】
2015133610.tif 000017
【図１６】
2015133610.tif 000018
【図１７】
2015133610.tif 000019
【図１８】
2015133610.tif 000020
【図１９】
2015133610.tif 000021
【図２０】
2015133610.tif 000022