(57)【要約】【課題】  暗号アルゴリズムに基づいた演算を行うことなく、被認証装置を認証するための鍵が取得されるのを困難にし、秘匿性の高い認証を行う技術的手段を提供する。【解決手段】  固有鍵データに対して電圧値を対応付け、この電圧値を制御装置２０に記憶させる。制御装置２０は、認証を受けるとき、記憶した電圧値を生成するための制御に使用する電圧制御データを生成し、セキュリティ装置１０に送信する。セキュリティ装置１０は、受信した電圧制御信号に従って電圧を生成し、その電圧値に対応付けられた固有鍵データを求め、この固有鍵データを予め記憶した固有鍵データと比較して制御装置２０を認証する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鍵データに対してアナログ信号値を対応付け、前記アナログ信号値を被認証装置に記憶させ、
前記被認証装置から認証装置に前記アナログ信号値を示すデジタル信号を送信させ、
前記認証装置は、前記被認証装置が送信したデジタル信号をアナログ信号値に変換し、該アナログ信号値に対応付けられた鍵データを求め、この鍵データを予め記憶した鍵データと比較して前記被認証装置を認証することを特徴とする認証方法。
【請求項２】
鍵データに対してアナログ信号値の範囲を対応付け、鍵データに対応付けられた範囲に属する任意のアナログ信号値を前記被認証装置に記憶させ、
前記被認証装置から前記認証装置に前記アナログ信号値を示すデジタル信号を送信させ、
前記認証装置は、前記被認証装置が送信したデジタル信号をアナログ信号値に変換し、該アナログ信号値が属する範囲に対応付けられた鍵データを求め、この鍵データを予め記憶した鍵データと比較して前記被認証装置を認証することを特徴とする請求項１に記載の認証方法。
【請求項３】
前記鍵データを１または複数のｍ値（ｍは２以上の整数）のシンボルにより構成し、
アナログ信号値のとり得る範囲を前記シンボルのｍ値に各々対応したｍ個の範囲に分割し、
前記被認証装置に適用する鍵データを構成する各シンボルについて、当該シンボルの値に対応したアナログ信号値の範囲を求め、当該範囲内の任意のアナログ信号値を当該シンボルを示すアナログ信号値として前記被認証装置に記憶させ、
前記被認証装置から前記認証装置に前記鍵データの各シンボルを示すアナログ信号値を示すデジタル信号を送信させ、
前記認証装置は、前記被認証装置が送信した各デジタル信号を各シンボルを示すアナログ信号値に変換し、各シンボルを示すアナログ信号値が属する範囲に対応付けられた鍵データの各シンボルを求め、この鍵データを予め記憶した鍵データと比較して前記被認証装置を認証することを特徴とする請求項２に記載の認証方法。
【請求項４】
鍵データに対応付けられたアナログ信号値を記憶し、前記アナログ信号値を示すデジタル信号を送信する被認証装置と、
前記被認証装置が送信したデジタル信号が示すアナログ信号値に対応付けられた鍵データを求め、前記鍵データを予め記憶した鍵データと比較して前記被認証装置を認証する認証装置と
を具備することを特徴とする認証システム。
【請求項５】
前記認証装置は、前記被認証装置が送信したデジタル信号から得られたアナログ信号の電圧値を測定する手段を具備し、前記電圧値の測定結果を予め記憶した対応表に基づいて変換することにより鍵データを生成することを特徴とする請求項４に記載の認証システム。
【請求項６】
前記認証装置は、前記被認証装置の認証に適用する鍵データからアナログ信号値を生成し、該アナログ信号値を示すデジタル信号を前記被認証装置に送信し、
前記被認証装置は、前記認証装置が送信したデジタル信号をアナログ信号値に変換し、該アナログ信号値を記憶することを特徴とする請求項４または５に記載の認証システム。
【請求項７】
前記被認証装置は、前記認証装置が送信したデジタル信号をアナログ信号値に変換する回路のパラメータを前記認証装置に送信し、
前記認証装置は、前記被認証装置から受信したパラメータに基づき、前記被認証装置において前記アナログ信号値が生成されるように、前記アナログ信号値から生成するデジタル信号を変更することを特徴とする請求項４〜６のいずれか１の請求項に記載の認証システム。
【請求項８】
被認証装置の鍵データを記憶する記憶手段と、
前記被認証装置からデジタル信号を受信する通信手段と、
前記被認証装置から受信したデジタル信号をアナログ信号値に変換し、前記アナログ信号値を鍵データに変換する通信データ変換手段と、
前記通信データ変換手段により得られた鍵データと前記記憶手段に記憶された鍵データとを比較することにより前記被認証装置を認証する認証手段と
を具備することを特徴とする認証装置。
【請求項９】
前記通信データ変換手段は、前記通信手段が受信したデジタル信号に従って蓄電装置の充放電を行う充放電回路を具備し、前記蓄電装置の充電電圧値に基づいて鍵データを生成することを特徴とする請求項８に記載の認証装置。
【請求項１０】
前記被認証装置に適用する鍵データからアナログ信号値を生成し、前記アナログ信号値を示すデジタル信号を前記被認証装置に送信する通信データ生成手段を具備することを特徴とする請求項８または９に記載の認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２つの装置間において認証を行うための方法、装置およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の制御装置（例えばインバータ装置など）が正規品であるか否かを確認する認証技術がある。この種の技術では、一般に、被認証装置である各種の制御装置に当該被認証装置を認証するための鍵を記憶しておくとともに、当該被認証装置の認証を行う認証装置に当該被認証装置の鍵を記憶しておく。認証装置は、被認証装置が記憶している鍵と認証装置が記憶している鍵とを照合してそれらが一致する場合、当該被認証装置は正規品である、と判断する。
【０００３】
また、特許文献１には、被認証装置が正規品であるか否かを暗号アルゴリズムを用いて認証するシステムが開示されている。特許文献１の認証システムにおいて、認証装置（ホストコンピュータ）は、複数の乱数を発生してそれらを記憶するとともに被認証装置（小型情報機器）に送信する。被認証装置は、受信した複数の乱数のうち何れかを選択して、選択した乱数に所定の暗号アルゴリズムに基づいた演算を施して加工信号を生成し、生成した加工信号を認証装置に送信する。認証装置は、被認証装置から加工信号を受信するとともに、記憶した複数の乱数に所定の暗号アルゴリズムに基づいた演算を施して正規品の判定に用いる複数の判定演算結果を生成する。そして、セキュリティ装置は、受信した加工信号と生成した複数の判定演算結果とを照合して、加工信号が複数の判定演算結果のうちの何れかと一致する場合、被認証装置は正規品である、と判断する。
【０００４】
また、特許文献２には、認証・暗号アルゴリズムを実行するマイクロプロセッサユニット（以下ＭＰＵ）と同アルゴリズムを実行するプログラムや暗号鍵を記録するメモリをＩＣに一体化する技術が開示されている。この技術によれば、暗号鍵のＩＣ外部への読み出しを困難にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８７６７９号公報
【特許文献２】特開２００５−９４１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被認証装置が記憶している鍵と認証装置が記憶している鍵とを照合する認証技術では、一般に、認証装置と被認証装置との間で鍵を示す情報を含む通信フレームの授受を行っている。このため、盗聴などにより鍵を容易に取得される、という問題がある。
【０００７】
特許文献１に開示の技術は、盗聴などにより通信フレームの内容を知られても、被認証装置が何れの乱数を選択したかを判定することができないため、認証アルゴリズムを容易に解読することができない、という効果がある。また、特許文献２に開示の技術は、暗号鍵のＩＣ外部への読み出しが困難であるため、不正に認証を受けることが困難である。しかし、この特許文献１および２に開示の技術は、暗号アルゴリズムを実行する機能を被認証装置に設ける必要があるため、暗号プログラムを格納し得るメモリ容量がなく、かつ、動作クロック周波数が低く、演算能力の低い安価なマイクロプロセッサユニットを搭載している被認証装置の認証に適用することができない、という問題がある。
【０００８】
この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、暗号アルゴリズムに基づいた演算を行うことなく、被認証装置を認証するための鍵が取得されるのを困難にし、秘匿性の高い認証を行う技術的手段を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による認証方法は、鍵データに対してアナログ信号値を対応付け、前記アナログ信号値を被認証装置に記憶させ、前記被認証装置から認証装置に前記アナログ信号値を示すデジタル信号を送信させ、前記認証装置は、前記被認証装置が送信したデジタル信号をアナログ信号値に変換し、該アナログ信号値に対応付けられた鍵データを求め、この鍵データを予め記憶した鍵データと比較して前記被認証装置を認証することを特徴とする。ここでは、方法として表現されているが、装置およびシステムにより実現されるとしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、被認証装置から認証装置に送られるデジタル信号はアナログ信号値を示すものであって、鍵データを示すものではない。従って、このデジタル信号を傍受されたとしても、このデジタル信号から鍵データを直接求めることはできない。鍵データを復元するためには、デジタル信号が示すアナログ信号値と、アナログ信号値から鍵データを生成する方法に関する情報の両方を取得する必要があるが、これらの両方の情報を取得するのは困難である。従って、第３者が不正に認証を受けるのを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の一実施形態である認証システム１の構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態におけるセキュリティ装置１０の通信データ変換部１５０（２５０）の構成を示すブロック図である。
【図３】同通信データ変換部１５０（２５０）の蓄電装置１１の充電波形を示す波形図セである。
【図４】同通信データ変換部１５０（２５０）の蓄電装置１１の充電波形を示す波形図セである。
【図５】同通信データ変換部１５０（２５０）の蓄電装置１１の充電波形を示す波形図セである。
【図６】同実施形態における制御装置２０の認証フローを示すシーケンス図である。
【図７】同実施形態における制御装置２０の固有鍵データの更新フローを示すシーケンス図である。
【図８】この発明の他の実施形態において用いる電圧対応表の内容を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態である認証システム１の構成を示すブロック図である。この認証システム１は、セキュリティ装置１０と、制御装置２０と、両者を結ぶ通信線３０とを含む。ここで、制御装置２０は、例えばインバータ装置や自動販売機等、認証対象となる電子装置である被認証装置である。セキュリティ装置１０は、この制御装置２０の認証を行う認証装置である。セキュリティ装置１０および制御装置２０は、通信線３０を介して双方向のシリアル通信を行う。通信線３０は双方向通信が可能なものでもよいし、送信用と受信用の別箇の通信線を設けてもよい。また、図１では、各１台の制御装置２０およびセキュリティ装置１０が図示されているが、通常、１台のセキュリティ装置１０は複数台の制御装置２０の認証を実行することが可能である。
【００１３】
本実施形態において、セキュリティ装置１０は、正規の制御装置２０の固有鍵データを記憶している。一方、制御装置２０は、固有鍵データそのものではなく、固有鍵データに対応付けられた範囲内のアナログ信号値、具体的には電圧値を示すデジタル信号である電圧データを記憶している。制御装置２０は、セキュリティ装置１０の認証を受けるとき、記憶した電圧データが示す電圧を生成するための電圧制御データ（デジタル信号）を通信線３０を介してセキュリティ装置１０に送信する。セキュリティ装置１０では、制御装置２０から受信した電圧制御データに従って電圧を生成し、その電圧値が属する範囲に対応付けられた固有鍵データを生成する。そして、セキュリティ装置１０は、この生成した固有鍵データを予め記憶した正規の制御装置２０の固有鍵データと比較し、両者が一致した場合に認証結果を合格とし、制御装置２０に動作の許可を与える。以上がこの認証システム１の概略である。
【００１４】
次に本実施形態におけるセキュリティ装置１０および制御装置２０の各々の構成を説明する。制御装置２０は、制御部２１０と、通信インターフェース（以下、通信Ｉ／Ｆという）２２０と、記憶部２３０と、通信データ生成部２４０と、通信データ変換部２５０とを有している。
【００１５】
制御部２１０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ；中央処理装置）等により構成されており、セキュリティ装置１０の認証を受けるための制御装置２０内の各部の制御を行うとともに、制御装置２０本来の機能を営むための制御（例えばインバータ装置の場合は電力変換を行うための制御）を行う。
【００１６】
通信Ｉ／Ｆ２２０は、制御部２１０による制御の下、所定の通信プロトコルに従って、セキュリティ装置１０との間で通信フレームの授受を行う。記憶部２３０は、揮発性記憶部２３１および不揮発性記憶部２３２を有している。揮発性記憶部２３１は、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）であり、制御部２１０によりワークエリアとして利用される。不揮発性記憶部２３２は、例えばハードディスクドライブである。不揮発性記憶部２３２には、制御装置２０の固有鍵データに対応した電圧データ２３２ａが記憶されている。この固有鍵データと電圧データ２３２ａとの関係について説明すると、次の通りである。
【００１７】
本実施形態において、固有鍵データは、ｎシンボルからなり、各シンボルはｍ値のうちのいずれかの値をとる。ここで、ｎは１以上の整数、ｍは２以上の整数であるが、この例ではｎは２以上の整数、ｍは２（すなわち、シンボル＝ビット）とする。
【００１８】
本実施形態では、固有鍵データを構成するｎシンボルの各々について、電圧データ２３２ａを生成する。各電圧データ２３２ａは、固有鍵データを構成するｎシンボルの各々の値を表す。また、本実施形態では、ある一定の電圧の範囲をシンボルのｍ値の各々に対応したｍ個の範囲に区切っている。そして、固有鍵データを構成する各シンボルについて、当該シンボルの値に対応付けられた電圧の範囲を求め、その範囲内に属する１つの電圧値を示す電圧データ２３２ａを生成するのである。
【００１９】
ここで、１つのシンボルについて発生する電圧データ２３２ａは、そのシンボルの値に対応付けられた範囲内の任意の電圧値を示すものでよい。すなわち、電圧データ２３２ａは、シンボル値に対して冗長であり、１つのシンボル値は複数種類の電圧データ２３２ａにより表現され得る。
【００２０】
不揮発性記憶部２３２には、このようにして生成されたｎシンボル分の電圧データ２３２ａが記憶されている。
【００２１】
通信データ生成部２４０は、制御装置２０がセキュリティ装置１０の認証を受けるとき、制御部２１０からの指示に従って、不揮発性記憶部２３２からｎシンボル分の電圧データ２３２ａを読み出し、各電圧データ２３２ａが示す電圧値の電圧をセキュリティ装置１０側で生成するための電圧制御データを生成し、通信Ｉ／Ｆ２２０を介してセキュリティ装置１０に送信する装置である。
【００２２】
通信データ変換部２５０は、鍵更新のために制御装置２０に設けられた手段である。本実施形態では、制御装置２０の固有鍵データを更新する場合がある。その場合、新たな固有鍵データに対応したｎシンボル分の電圧制御データがセキュリティ装置１０から制御装置２０に送信される。その場合に、通信データ変換部２５０は、セキュリティ装置１０が送信したｎシンボル分の電圧制御データを通信Ｉ／Ｆ２２０を介して受信し、このｎシンボル分の電圧制御データの各々に従って電圧を生成する。そして、各電圧制御データに従って生成されたｎシンボル分の電圧を示す各電圧データ２３２ａを不揮発性記憶部２３２に格納するのである。
以上が制御装置２０の構成である。
【００２３】
セキュリティ装置１０は、制御部１１０と、通信Ｉ／Ｆ１２０と、記憶部１３０と、通信データ生成部１４０と、通信データ変換部１５０と、認証部１６０と、鍵生成部１７０とを有する。
【００２４】
制御部１１０は、例えばＣＰＵ等により構成されており、制御装置２０の認証を行うためのセキュリティ装置１０の各部の制御を行う。通信Ｉ／Ｆ１２０は、制御部１１０による制御の下、所定の通信プロトコルに従って、制御装置２０との間で通信フレームの授受を行う。記憶部１３０は、揮発性記憶部１３１および不揮発性記憶部１３２を有している。揮発性記憶部１３１は、例えばＲＡＭであり、制御部１１０によりワークエリアとして利用される。不揮発性記憶部１３２は、例えばハードディスクドライブである。不揮発性記憶部１３２には、制御装置２０の固有鍵データ１３２ａと電圧対応表１３２ｂが記憶されている。ここで、電圧対応表１３２ｂは、固有鍵データの各シンボルがとり得るｍ値（ここではｍ＝２であり、シンボルの値＝０、１）の各々に対応した電圧の範囲を示す表である。
【００２５】
通信データ変換部１５０は、制御装置２０の認証時、通信Ｉ／Ｆ１２０を介して制御装置２０からｎシンボル分の電圧制御データを受信し、各電圧制御データに従って電圧を各々発生し、不揮発性記憶部１３２内の電圧対応表１３２ｂに基づいて、それらの電圧値が属する各範囲に対応付けられた各シンボルの値を求める。
【００２６】
認証部１６０は、通信データ変換部１５０が求めたｎシンボルからなる固有鍵データを不揮発性記憶部１３２内の固有鍵データ１３２ａと比較し、両者が一致していれば認証合格、不一致ならば認証不合格の判定結果を出力する。
【００２７】
鍵生成部１７０および通信データ生成部１４０は、制御装置２０の固有鍵データ１３２ａの更新を行うための手段である。鍵生成部１７０は、制御装置２０に適用する固有鍵データ１３２ａを更新するとき、新たに適用する固有鍵データ１３２ａを生成して不揮発性記憶部１３２に格納する。通信データ生成部１４０は、制御装置２０に新たに適用の固有鍵データ１３２ａの各シンボルについて電圧データを生成し、ｎシンボル分の電圧データについて、各電圧データが示す電圧を制御装置２０側で生成するための電圧制御データを生成し、通信Ｉ／Ｆ１２０を介して制御装置２０に送信する。この通信データ生成部１４０は、制御装置２０の通信データ生成部２４０と同じ構成を有する。
以上がセキュリティ装置１０の構成である。
【００２８】
図２は、セキュリティ装置１０の通信データ変換部１５０および制御装置２０の通信データ変換部２５０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、通信データ変換部１５０（２５０）は、バッテリ、キャパシタ等の蓄電装置１１と、蓄電装置１１の充電制御を行う充電制御回路１２と、蓄電装置１１の放電制御を行う放電制御回路１３と、充電制御回路１２および放電制御回路１３の制御を行うＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）１４とを有する。ここで、ＭＰＵ１４は、蓄電装置１１の充電電圧をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１５を内蔵している。
【００２９】
セキュリティ装置１０の通信データ変換部１５０を例に以上の各部の動作を説明すると次の通りである。まず、制御装置２０の認証時、通信データ変換部１５０のＭＰＵ１４は、通信Ｉ／Ｆ１２０を介してセキュリティ装置１０から受信される通信データを監視している。ＭＰＵ１４は、セキュリティ装置１０および制御装置２０間で取り決められた通信プロトコルに従って、制御装置２０からデータフレームが受信されたことを検知すると、データフレーム中の電圧制御データが受信される期間を判断する。そして、ＭＰＵ１４は、電圧制御データの受信が開始されるタイミングにおいて、充電制御回路１２に充電許可指令を送る。充電制御回路１２は、充電許可指令が与えられると、シリアル通信により受信される電圧制御データの各ビットを監視し、各ビットに応じて蓄電装置１１に対する充電を行う。
【００３０】
図３は、この場合の蓄電装置１１の充電電圧波形を示す波形図である。この例において、充電制御回路１２は、充電許可指令が与えられると（図中の「充電開始」のタイミング）、以後、受信される電圧制御データが“１”を持続する期間だけ蓄電装置１１の充電を行い、電圧制御データが“０”の期間は充電を行わない。しかし、このようにする代わりに、受信される電圧制御データが“０”を持続する期間だけ蓄電装置１１の充電を行うようにしてもよい。
【００３１】
そして、ＭＰＵ１４は、電圧制御データの受信期間が終了したことを検知すると、その時点における蓄電装置１１の充電電圧のＡ／Ｄ変換をＡ／Ｄ変換器１５に実行させ（図中、「電圧値読み取り」のタイミング）、１シンボル分の電圧データをＡ／Ｄ変換器１５に出力させる。また、ＭＰＵ１４は、放電制御回路１３に対して放電許可指令を送る。この放電許可指令を受け取った放電制御回路１３は、蓄電装置１１に溜まった電荷を放電させる。以上の動作が制御装置２０から１シンボル分の電圧制御データが受信される都度行われる。
【００３２】
ＭＰＵ１４は、図１の電圧対応表１３２ｂを参照することにより、このようにして得られるｎシンボル分の電圧データを各シンボルの値に変換し、ｎシンボルからなる固有鍵データを復元する。
【００３３】
以上が通信データ変換部１５０の構成および動作である。通信データ変換部２５０もこの通信データ変換部１５０と同様である。
【００３４】
次にセキュリティ装置１０の通信データ生成部１４０および制御装置２０の通信データ生成部２４０について説明する。この通信データ生成部１４０（２４０）は、対向する装置２０（１０）の通信データ変換部２５０（１５０）を利用して、電圧データが示す電圧まで蓄電装置１１を充電するための電圧制御データを生成する手段である。充電時間が充電電圧と比例するような回路方式や、比例とみなせる電圧領域を選択して電圧対応表１３２ｂを設定すれば、充電する電圧は単純に充電を指示するビットの数で表現される。すなわち、電圧制御データが“１”である期間のみ充電制御回路１２に蓄電装置１１を行わせる場合、例えば電圧データが示す電圧値に比例させて電圧制御データ中のビット“１”の個数を増やせばよい。このような処理は安価なＭＰＵでも実行可能である。また、同一の電圧データが示す電圧を生成可能な電圧制御データが複数パターン存在する場合があるため、認証の都度、電圧制御データのパターンを変更すれば、電圧制御データから固有鍵データを推測することを極めて困難にすることができる。
【００３５】
制御装置２０およびセキュリティ装置１０間の電圧制御データの伝送の態様には各種の態様が考えられる。図４に示す例では、電圧制御データを複数のデータフレームに分けて伝送している。図４において、スタートデータフレームＳＴは、次のデータフレームから電圧制御データが始まることを示すデータフレームである。そして、図示の例では、スタートデータフレームＳＴの後のデータフレームＤ０およびＤ１と、その後のエンドデータフレームＥＤに電圧制御データのビット列の各部が含まれている。ＭＰＵ１４は、スタートデータフレームＳＴを受信すると、放電制御回路１３に対する放電の許可を取消し、充電制御回路１２に充電制御を許可する。以後、充電制御回路１２は、受信されるデータフレームＤ０、Ｄ１、ＥＤに含まれる電圧制御データを監視し、電圧制御データが“１”である期間、蓄電装置１１に対する充電を行う。そして、ＭＰＵ１４は、エンドデータフレームＥＤを受信すると、充電制御回路１２に対する充電の許可を取消し、Ａ／Ｄ変換器１５によって蓄電装置１１の充電電圧をデジタル信号である電圧データに変換し、放電制御回路１３に対して放電を許可する。
【００３６】
エンドデータフレームＥＤの受信以降はスタートデータフレームＳＴが受信されるまで充電制御回路１２による蓄電装置１１の充電は行われない。従って、エンドデータフレームＥＤ以降のデータフレームＤ２は、充電制御としては無効データとなる。
【００３７】
なお、スタートデータフレームＳＴの受信からエンドデータフレームＥＤの受信までの間において、無通信状態でも充電を行うよう充電制御回路を構成した場合は、通信間隔も充電制御の因子となる。
【００３８】
図５は電圧制御データを搭載するデータフレーム数を固定し、エンドデータフレームＥＤを利用しないで電圧制御データを伝送する場合の動作を示す波形図である。この態様において、ＭＰＵ１４は、スタートデータフレームＳＴの受信からの受信データフレーム数を数えることで全ての電圧制御データの受信終了タイミングが分かり、そのタイミングにおいてＡ／Ｄ変換器１５にＡ／Ｄ変換を実行させることができるため、エンドデータフレームＥＤを利用する必要がない。
【００３９】
図６は本実施形態においてセキュリティ装置１０による制御装置２０の認証フローを示すシーケンス図である。本実施形態では、制御装置２０の設置のような不定期なイベントやタイマによる定期的なイベントに応じて、セキュリティ装置１０から制御装置２０に認証開始要求が送信され、セキュリティ装置１０による制御装置２０の認証が開始される。
【００４０】
制御装置２０がセキュリティ装置１０の認証を受けるためには、制御装置２０の固有鍵データをセキュリティ装置１０に通知する必要がある。そこで、制御装置２０は、固有鍵データの各シンボルを表す電圧値をセキュリティ装置１０において生成するための電圧制御データを生成して送信する。
【００４１】
図６の例では、固有鍵データが８個のシンボル（ビット）により構成されており、各シンボルの値を示す８つの電圧データ２３２ａが制御装置２０の不揮発性記憶部２３２に格納されている。そして、セキュリティ装置１０は、鍵要求を応答要求（Ｒｅｑｕｅｓｔ）として制御装置２０に送り、これに対する応答（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）として固有鍵データの各シンボルに対応付けられた電圧値を生成するための電圧制御データを受け取る、という動作を繰り返す。
【００４２】
固有鍵データの最初のシンボルの電圧データは、電圧値１．２５Ｖを示している。制御装置２０の通信データ生成部２４０は、この電圧値１．２５Ｖをセキュリティ装置１０において生成するための電圧制御データ１００００００１ｂ（ｂは２進数）を生成し、通信Ｉ／Ｆ２２０を介してセキュリティ装置１０に送信する。
【００４３】
セキュリティ装置１０の通信データ変換部１５０は、この電圧制御データ１００００００１ｂを受信すると、電圧制御データ１００００００１ｂに従って蓄電装置１１の充電制御を行い、蓄電装置１１の充電電圧値をＡ／Ｄ変換することにより電圧データを得る。得られた１．２５Ｖの電圧データは、電圧対応表１３２ｂに従って１に変換され、固有鍵データのｂｉｔ０が１となる。
制御装置２０とセキュリティ装置１０は、この手順を合計８回繰り返す。
【００４４】
図６に示す例では、電圧対応表１３２ｂにおいて、０．３０Ｖ以上、２．５０Ｖ以下の範囲内の電圧値を全て１に対応付け、２．５０Ｖ以上、４．７０Ｖ以下の範囲内の電圧値を０に対応付けている。従って、図６に示す８個の電圧値を生成するための８個の電圧制御データがセキュリティ装置１０に送られ、８個の電圧制御データに従って、例えば充電電圧１．２５Ｖ、１．８７５Ｖ、０．６２５Ｖ、４．３７５Ｖ、１．２５Ｖ、１．８７５Ｖ、０．６２５Ｖ、４．３７５Ｖが得られたとすると、これらのうち３種類の電圧１．２５Ｖ、１．８７５Ｖ、０．６２５Ｖは１に変換され、電圧４．３７５Ｖは０に変換される。この結果、１Ｂｙｔｅの固有鍵データ０１１１０１１１ｂが得られる。
【００４５】
なお、図６に示す例では、固有鍵データを１Ｂｙｔｅとしているが、固有鍵データのサイズは認証システム１において自由に規定してよい。また、図６に示す例において、セキュリティ装置１０は最初に充電した１．２５Ｖをｂｉｔ０に割り当てているが、割り当ての順番は認証システム１において自由に規定してよい。
【００４６】
セキュリティ装置１０は、このような手段で得た固有鍵データを、あらかじめ不揮発性記憶部１３２に記憶してある固有鍵データ１３２ａと比較し、その結果を認証結果通知（Ｒｅｑｕｅｓｔ）として制御装置２０に送る。制御装置２０は、この認証結果によって制御装置２０の動作を決める。
【００４７】
図７は、制御装置２０の固有鍵データの更新を行う場合の動作フローを示すシーケンス図である。鍵更新の前提として、不正に設置された制御装置に対して鍵更新を行わないように、鍵更新を行う前にセキュリティ装置１０は制御装置２０を認証する（図６参照）。
制御装置２０の設置のような不定期なイベントやタイマによる定期的なイベントが発生すると、セキュリティ装置１０は制御装置２０に対して鍵更新要求（Ｒｅｑｕｅｓｔ）を送る。制御装置２０は、この鍵更新要求を受け取ると、鍵更新要求応答（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）をセキュリティ装置１０に送り返す。
【００４８】
制御装置２０の固有鍵データを更新するためには、セキュリティ装置１０内部で生成した固有鍵データを、制御装置２０に通知する必要がある。具体的には、セキュリティ装置１０は、生成した新しい固有鍵データの各シンボルを電圧対応表１３２ｂによって電圧に変換し、制御装置２０にその電圧を生成させるための電圧制御データを生成して送信する。
【００４９】
図７の例において、セキュリティ装置１０は、新しい固有鍵データ０１１１０１１１ｂの各ビットを電圧対応表１３２ｂにより電圧値に変換する。そして、セキュリティ装置１０は、最初の電圧値１．２５Ｖを制御装置２０において生成させるための電圧制御データ００００００１１ｂを生成し、この電圧制御データを含む応答要求（Ｒｅｑｕｅｓｔ）を制御装置２０に送信する。制御装置２０は電圧制御データ００００００１１ｂを受信すると、受領通知Ａｃｋを応答（Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）としてセキュリティ装置１０に返信する。また、制御装置２０は、この電圧制御データ００００００１１ｂに従って蓄電装置１１の充電を行うことにより得られた充電電圧値のデジタル値を取得する。
【００５０】
固有鍵データが８シンボルからなる場合、以上の手順が８回繰り返される。これにより、制御装置２０は新しい固有鍵データの各ビットを表す８個分の電圧値を取得し、各電圧値を示す電圧データを不揮発性記憶部２３２に格納する。次回からの制御装置２０の認証は、新しい固有鍵データ（電圧データ）を用いて行われる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態では、固有鍵データではなく、固有鍵データに対応付けられた電圧値を示すデジタル信号（より具体的には当該電圧値を得るための動作を制御する電圧制御データ）を制御装置２０からセキュリティ装置１０に送り、セキュリティ装置１０では受信したデジタル信号から電圧値を生成し、この電圧値に対応付けられた固有鍵データを求めるので、制御装置２０からセキュリティ装置１０に送信されるデジタル信号が傍受されたとしても、そのデジタル信号から固有鍵データを生成することは困難であり、第３者が不正に認証を受けることを防止することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、固有鍵データのシンボルの値に対応付けられた電圧値の範囲内の任意の電圧値を示す電圧データを制御装置２０に記憶させ、この電圧データが示す電圧を生成するための電圧制御データを生成し、制御装置２０からセキュリティ装置１０に送る。従って、制御装置２０からセキュリティ装置１０に送られる電圧制御データが第３者によって傍受されたとしても、この電圧制御データから固有鍵データを生成するのは極めて困難である。従って、第３者が不正に認証を受けるのを効果的に防止することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、認証処理に暗号プログラムを使用しない。従って、本実施形態は、安価で低性能なＭＰＵ、小容量のプログラムメモリを備えた被認証装置の認証にも適用することができる。
【００５４】
＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態を説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
【００５５】
（１）上記実施形態では、固有鍵データを構成する各シンボルを２値のシンボル（ビット）としたが、２値以外の多値のシンボルにより固有鍵データを構成してもよい。図８は、固有鍵データの各シンボルを１０値（１０進数）とした場合の電圧対応表１３２ｂの例を示す図である。ｍ値のシンボルのｍは、１０以外に例えば１６としてもよい。このｍは、Ａ／Ｄ変換器１５の分解能や、セキュリティ装置１０および制御装置２０装置の間での許容誤差に応じて決定すればよい。
【００５６】
（２）例えば制御装置２０の通信データ変換部２５０が蓄電装置１１の充電に使用する電流値や入力電圧、充電制御回路１２の回路パラメータ等、通信データ変換部２５０の回路構成に関するパラメータによって、蓄電装置１１の充電電圧が特定の電圧値になるまでの充電時間が変化する。このため、これらのパラメータが変われば、それに合わせて、電圧データから生成する電圧制御データを変える必要がある。そこで、通信データ変換部２５０を充電制御回路１２の方式や回路定数を変更可能なように構成し、制御装置２０が通信データ変換部２５０の回路構成に関するパラメータをセキュリティ装置１０に通知するようにする。そして、セキュリティ装置１０では、電圧データが示す電圧値を制御装置２０の通信データ変換部２５０において生成することができるように、通信データ生成部１４０が電圧データから生成する電圧制御データの内容を通知されたパラメータに基づき変更する。このようにすることで、セキュリティ装置１０は、各種の構成の通信データ変換部２５０を持った制御装置２０に対して、固有鍵データに対応した電圧値を生成することができる電圧制御データを送ることができる。
【００５７】
（３）上記実施形態による認証システム１においてセキュリティ装置１０と制御装置２０との間の通信は、通信線３０を介した有線通信であったがこの態様に限られない。例えば、セキュリティ装置１０と制御装置２０との間の通信を無線通信や赤外線通信などとしても良い。
【００５８】
（４）上記実施形態では、固有鍵データのシンボルを電圧値に対応付けたが、電圧値以外のアナログ信号値、例えば電流値に対応付けてもよい。具体的には、電流値のとり得る範囲をシンボルのｍ値に各々対応したｍ個の範囲に分割する。そして、制御装置２０に適用する固有鍵データを構成する各シンボルについて、当該シンボルの値に対応した電流値の範囲を求め、当該範囲内の任意の電流値を当該シンボルを示す電流値として制御装置２０に記憶させる。そして、認証時、制御装置２０は、固有鍵データの各シンボルに対応した電流値の電流をセキィリティ装置１０側で生成するための電流制御データを生成し、セキュリティ装置１０に送信する。セキュリティ装置１０は、制御装置２０から受信した電流制御データに従って電流を生成し、その電流値が属する範囲に対応した固有鍵データのシンボル値を求めるのである。この態様においても上記実施形態と同様な効果が得られる。
【符号の説明】
【００５９】
１…認証システム、１０…セキュリティ装置、２０…制御装置、３０…通信線、１１０，２１０…制御部、１２０，２２０…通信Ｉ／Ｆ、１３０，２３０…記憶部、１３１，２３１…揮発性記憶部、１３２，２３２…不揮発性記憶部、１３２ｂ…電圧対応表、１３２ａ…制御装置の固有鍵データ、１４０，２４０…通信データ生成部、１５０，２５０…通信データ変換部、１６０…認証部、１７０…鍵生成部。
【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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