(57)【要約】【課題】盗聴等を防ぐことが可能な技術を提供することである。【解決手段】センター装置と加入者装置とを接続した装置の組が、単一のセンター装置に対し複数設定されて構成されるネットワークのセキュリティ保持方法において、前記加入者装置から送信するフレームを当該加入者装置のトラヒック鍵と初期ベクトルとで暗号化するステップと、当該加入者装置に送信された初期ベクトルを前記トラヒック鍵で暗号化するステップと、前記暗号化されたフレームに前記暗号化された初期ベクトルを付加して送信用のフレームを生成するステップと、前記センター装置から送信するフレームを前記送り先加入者装置の前記トラヒック鍵と初期ベクトルとで暗号化するステップと、前記送り先加入者装置の初期ベクトルを生成するステップと、前記暗号化されたフレームに前記生成された初期ベクトルを付加して送信用のフレームを生成するステップとを有する。【選択図】　　　　図１
2004064326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センター装置と加入者装置とを接続した装置の組が、単一のセンター装置に対し複数設定されて構成されるネットワークのセキュリティ保持方法において、
前記センター装置から送信するフレームの送り先アドレスに送り先加入者装置を設定すると共に、送り元アドレスにセンター装置を設定し、前記送り先加入者装置の初期ベクトルを生成するステップと、そのフレームを前記送り先加入者装置の前記トラヒック鍵と初期ベクトルとで暗号化するステップと、前記暗号化されたフレームに前記生成された初期ベクトルを付加して送信用のフレームを生成するステップと、
前記加入者装置から送信するフレームの送り先アドレスに前記センター装置を設定するとともに、送り元アドレスに当該加入者装置を設定し、当該加入者装置に送信された初期ベクトルを前記トラヒック鍵で暗号化するステップと、そのフレームを当該加入者装置のトラヒック鍵と暗号化された初期ベクトルとで暗号化するステップと、前記暗号化されたフレームに前記暗号化された初期ベクトルを付加して送信用のフレームを生成するステップと、
前記加入者装置から前記センター装置へ送信された前記暗号化された初期ベクトルから送信元の加入者装置のトラヒック鍵を選択し、送信された暗号化フレームを復号化するステップと、前記センター装置から送信するフレームの送り先アドレスに前記加入者装置を設定するとともに、送り元アドレスに前記センター装置を設定し、そのフレームを送信先の加入者装置のトラヒック鍵で検出するステップとを有することを特徴とするセキュリティ保持方法。
【請求項２】
センター装置と複数の加入者装置を接続したネットワーク上のセキュリティを保持する方法において、
利用者側装置から加入者装置に送信されたフレームの送り先アドレスにセンター装置あるいは外部ネットワークに接続された装置のＭＡＣアドレスを、送り元アドレスに加入者装置あるいは利用者側装置のＭＡＣアドレスを設定し、そのフレームを、当該加入者装置宛に送られてきた初期ベクトルを当該加入者装置のトラヒック鍵で暗号化し、当該暗号化初期ベクトルを初期ベクトルとして、当該トラヒック鍵で暗号化する暗号化フレームを作成するステップと、
加入者装置からセンター装置へ送信された暗号化初期ベクトルから導き出された当該加入者装置のトラヒック鍵で、送信された暗号化フレームを復号化するステップと、復号化されたフレームを外部ネットワークに送信するステップと、
外部ネットワークからセンター装置に送信されたフレームの送り先アドレスにその送り先加入者装置あるいは利用者側装置のＭＡＣアドレスを、送り元アドレスにセンター装置あるいは外部ネットワークに接続された装置のＭＡＣアドレスを設定し、そのフレームを初期ベクトルと当該加入者装置のトラヒック鍵で暗号化するステップと、
センター装置から加入者装置へ送信された初期ベクトルと暗号化フレームを各加入者装置のトラヒック鍵と初期ベクトルとで復号化するステップと、当該加入者装置あるいは利用者側装置のＭＡＣアドレスと送り先アドレスとが一致した場合は、復号化したフレームを利用者側装置に送信するステップとを有することを特徴とするセキュリティ保持方法。
【請求項３】
前記センター装置は、ランダムに発生したトラヒック鍵を各加入者装置に配信し、前記センター装置にて、ランダムに発生した初期ベクトルと前記暗号化フレームを各加入者装置に送信するようにし、当該加入者装置ではセンター装置から送られてきた最新の初期ベクトルと前記トラヒック鍵とを保持するようにしたことを特徴とする請求項１もしくは２に記載のセキュリティ保持方法。
【請求項４】
前記センター装置は、ランダムに発生した初期ベクトルを加入者装置にブロードキャストし、このブロードキャストされた初期ベクトルを用いて、センター装置ではそのまま、加入者装置ではトラヒック鍵で暗号化した暗号化初期ベクトルを用いて暗号化フレームを作成することを特徴とした請求項１もしくは２に記載のセキュリティ保持方法。
【請求項５】
前記加入者装置は、保持されている初期ベクトルに対して、所定の演算を行い得られた初期ベクトルを前記トラヒック鍵で暗号化して暗号化初期ベクトルを生成し、該生成された暗号化初期ベクトルで生成された暗号化フレームと共に、前記演算の情報を前記センター装置に送信することを特徴とする請求項１もしくは２に記載のセキュリティ保持方法。
【請求項６】
センター装置と加入者装置とを接続した装置の組が、単一のセンター装置に対し複数設定されて構成されるネットワークシステムにおいて、
前記センター装置から送信するフレームの送り先アドレスに送り先加入者装置を設定すると共に、送り元アドレスにセンター装置を設定し、前記送り先加入者装置の初期ベクトルを生成し、そのフレームを前記送り先加入者装置の前記トラヒック鍵と初期ベクトルとで暗号化し、前記暗号化されたフレームに前記生成された初期ベクトルを付加して送信用のフレームを生成する手段と、
前記加入者装置から送信するフレームの送り先アドレスに前記センター装置を設定するとともに、送り元アドレスに当該加入者装置を設定し、当該加入者装置に送信された初期ベクトルを前記トラヒック鍵で暗号化し、そのフレームを当該加入者装置のトラヒック鍵と暗号化された初期ベクトルとで暗号化し、前記暗号化されたフレームに前記暗号化された初期ベクトルを付加して送信用のフレームを生成する手段と、
前記加入者装置から前記センター装置へ送信された前記暗号化された初期ベクトルから送信元の加入者装置のトラヒック鍵を選択し、送信された暗号化フレームを復号化し、前記センター装置から送信するフレームの送り先アドレスに前記加入者装置を設定するとともに、送り元アドレスに前記センター装置を設定し、そのフレームを送信先の加入者装置のトラヒック鍵で検出する手段とを備えることを特徴とするネットワークシステム。
【請求項７】
前記センター装置は、ランダムに発生したトラヒック鍵を各加入者装置に配信し、前記センター装置にて、ランダムに発生した初期ベクトルと前記暗号化フレームを各加入者装置に送信するようにし、当該加入者装置ではセンター装置から送られてきた最新の初期ベクトルと前記トラヒック鍵とを保持するようにしたことを特徴とする請求項６に記載のネットワークシステム。
【請求項８】
前記センター装置は、ランダムに発生した初期ベクトルを加入者装置にブロードキャストし、このブロードキャストされた初期ベクトルを用いて、センター装置ではそのまま、加入者装置ではトラヒック鍵で暗号化した暗号化初期ベクトルを用いて暗号化フレームを作成することを特徴とした請求項６に記載のネットワークシステム。
【請求項９】
センター装置と複数の加入者装置を接続したネットワーク上のネットワークシステムとしてコンピュータを機能させるプログラムにおいて、
前記センター装置から送信するフレームの送り先アドレスに送り先加入者装置を設定すると共に、送り元アドレスにセンター装置を設定し、前記送り先加入者装置の初期ベクトルを生成し、そのフレームを前記送り先加入者装置の前記トラヒック鍵と初期ベクトルとで暗号化し、前記暗号化されたフレームに前記生成された初期ベクトルを付加して送信用のフレームを生成する手段と、
前記加入者装置から送信するフレームの送り先アドレスに前記センター装置を設定するとともに、送り元アドレスに当該加入者装置を設定し、当該加入者装置に送信された初期ベクトルを前記トラヒック鍵で暗号化し、そのフレームを当該加入者装置のトラヒック鍵と暗号化された初期ベクトルとで暗号化し、前記暗号化されたフレームに前記暗号化された初期ベクトルを付加して送信用のフレームを生成する手段と、
前記加入者装置から前記センター装置へ送信された前記暗号化された初期ベクトルから送信元の加入者装置のトラヒック鍵を選択し、送信された暗号化フレームを復号化し、前記センター装置から送信するフレームの送り先アドレスに前記加入者装置を設定するとともに、送り元アドレスに前記センター装置を設定し、そのフレームを送信先の加入者装置のトラヒック鍵で検出する手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セキュリティ保持方法及びネットワークシステム並びにその処理プログラムに関し、特に、ケーブルテレビネットワーク、無線ＬＡＮ、衛星通信等のような同報、放送が容易なネットワーク上のセキュリティを保持するネットワークシステムに適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ケーブルテレビのセキュリティ基準として、（社）日本ＣＡＴＶ技術協会の標準規格としてＣＡＴＶ高速データ伝送装置のベースラインプライバシー（ＢＰ）が平成１１年に策定された。これは、マック（ＭＡＣ：Ｍｅｄｉａ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）レイヤー（データリンクレイヤーの一部）での暗号化を行うものであるが、送信と受信の装置アドレスのＤＡ（Ｄｅｓｔｉｎａｔｉｏｎ　Ａｄｄｒｅｓｓ）とＳＡ（Ｓｏｕｒｃｅ　Ａｄｄｒｅｓｓ）とが暗号化されていない。ケーブルテレビ網のように、網に接続された機器によって誰もが信号を検出できるように構成されたネットワークでは、特定の機器を狙った盗聴が可能である。
【０００３】
すなわち、ベースラインプライバシーに基づいたケーブルテレビ網を用いたネットワークでは、ネットワークを構成するセンター装置及び加入者装置並びに利用者装置の間で送受信されるフレームの暗号化されていないＤＡとＳＡとが、網内の全ての装置に入力される構成となっている。このために、ケーブルテレビ網内に盗聴対象とする機器と同じＤＡやＳＡが設定された機器を配置することによって、特定の機器を狙った盗聴やなりすましが可能である。
【０００４】
同様にして、無線ＬＡＮの暗号プロトコルＷＥＰ（Ｗｉｒｅｄ　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｐｒｉｖａｃｙ）（ＩＥＥＥ　Ｓｔｄ　８０２．１１）においても、ＢＰと同様ＭＡＣアドレスのＤＡとＳＡは暗号化されない状態で通信を実行する構成となっている。従って、前述したケーブルテレビ網と同じように、特定の機器を狙った盗聴やなりすましが可能である。
【０００５】
このようなケーブルテレビのネットワークや無線ＬＡＮにおけるセキュリティを向上させる方法として、例えば、同一出願人による特願２００１−６２９６２号（以下、引用文献１と記す）に記載の「セキュリティ保持方法及びその実施システムならびにその処理プログラム」があった。この引用文献１に記載の方法では、ＭＡＣアドレスＤＡ及びＳＡを含めて暗号化することによって、特定の機器を狙った盗聴も防止する構成となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【０００７】
引用文献１に記載のネットワークシステムでは、加入者装置からセンター装置へ送出されるフレームの場合には、送り先アドレスとしてセンター装置のＭＡＣアドレスが設定されると共に、送り元アドレスとして加入者装置のＭＡＣアドレスが設定されたフレームを送り元である加入者装置のワーク鍵で暗号化した後に、この暗号化されたフレームを送信する構成となっていた。
【０００８】
ここで、受信側となる装置（暗号化されたフレームを送信した装置を除く他の加入者装置及びセンター装置）では、それぞれが有するワーク鍵で入力されたフレームを復号化することとなるが、送り先アドレスがセンター装置の場合には、加入者装置では復号化に成功しないので、この暗号化されたフレームは加入者装置には取り込まれないこととなる。一方、センター装置は、各加入者装置に設定されているワーク鍵を全て有する構成となっているので、各ワーク鍵で入力されたフレームを復号化することにより、送信側装置に対応するワーク鍵で復号化を行った場合に、暗号化されたフレームの解読すなわち送り先アドレスとしてセンター装置のＭＡＣアドレスが設定されると共に、送り元アドレスとして加入者装置のＭＡＣアドレスが設定されたフレームが復号化されるので、この復号化されたフレームがセンター装置に受け付けられることとなる。
【０００９】
このように、引用文献１に記載の方式では、暗号化にワーク鍵を用いる構成となっていたので、ＤＡ及びＳＡの暗号化結果を違ったものにするために暗号用の鍵を頻繁に交換する必要があった。しかしながら、鍵交換に要するデータ量は、通常の通信のためのトラヒックに影響を及ぼすという問題があった。
【００１０】
本発明の目的は前述した問題を解決し、盗聴等を防ぐことが可能な技術を提供することにある。
【００１１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１３】
本発明は、センター装置と複数のホーム装置を接続したネットワーク上のセキュリティを保持するネットワークシステムにおいて、送り先及び送り元のＭＡＣアドレスを含むフレームを暗号化してネットワーク上の通信を行うものである。特に暗号化のための鍵の配信を秒単位で送るような頻繁な鍵交換を行わずに、上記ＭＡＣアドレス等の暗号化結果を異なったものにできるようにしたネットワークシステムである。
【００１４】
本発明によるネットワークシステムの一例では、ＣＡＴＶ等のネットワークにおけるセンター装置に接続されている各加入者装置に対して、送り先ＭＡＣアドレス及び送り元ＭＡＣアドレスを含むフレームの暗号化及び復号化を行う為のトラヒック鍵を事前に配布し、暗号／復号のための初期ベクトルをフレームに付けて送信する。
【００１５】
各加入者装置では、外部ネットワークにアクセスしようとする利用者側装置（ＰＣ等）からフレームが送信された場合、利用者側装置から加入者装置に送信されたフレームの送り先アドレスにセンター装置のＭＡＣアドレスを、送り元アドレスに加入者装置のＭＡＣアドレスを設定し、あるいは利用者側からのフレームに送り先アドレスとしてセンター装置のＭＡＣアドレス、送り元アドレスに加入者装置のＭＡＣアドレスを付加する（リレーエージェント機能）。加入者装置がブリッジ機能しか持っていない場合は、利用者側装置のＭＡＣアドレスが送り元アドレスとしてそのまま用いられ、送り先アドレスも外部ネットワークに接続された装置のＭＡＣアドレスがそのまま用いられる場合もある。かつ、そのフレームに暗号化初期ベクトルを付加し、その暗号化初期ベクトルを用いてフレームを当該加入者装置のトラヒック鍵で暗号化した後、その暗号化フレームをネットワーク上へ送出し、センター装置へ送信する。当該暗号化初期ベクトルは、直前にセンター装置から送られてきたフレームについている初期ベクトルをトラヒック鍵で暗号化したものである。
【００１６】
トラヒック鍵での暗号化には、その初期ベクトルあるいは暗号化された初期ベクトル（暗号化初期ベクトル）を用いて暗号化する。ところでトラヒック鍵は共通暗号鍵で、ＤＥＳ等の共通暗号（ブロック暗号）には通常、以下の４つのモードがある。
▲１▼　ＥＣＢ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｄｅｂｏｏｋ）
▲２▼　ＣＢＣ　（Ｃｉｐｈｅｒ　Ｂｌｏｃｋ　Ｃｈａｉｎｉｎｇ）
▲３▼　ＣＦＢ　（Ｃｉｐｈｅｒ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ）
▲４▼　ＯＦＢ　（Ｏｕｔｐｕｔ　Ｆｅｅｄｂａｃｋ）
このうちＥＣＢモードでは初期ベクトルは使えないが、後の３つのモードでは初期ベクトルによって暗号化結果が異なってくる。本発明におけるＭＡＣアドレスを含めたフレームの暗号化にはＣＢＣと、ＣＦＢとＯＦＢの３つのモードが使える。
【００１７】
加入者装置から送信された暗号化フレームを受信したセンター装置は、その暗号化フレーム中の暗号化された初期ベクトル（暗号化初期ベクトル）に対応する加入者装置のトラヒック鍵を読み出し、そのトラヒック鍵で当該暗号化フレームを複合化した後、送り先及び送り元ＭＡＣアドレスが正しく復号化されていることを確認して、その複合化されたフレームを外部ネットワークに送信する。
【００１８】
またセンター装置では外部のネットワークからセンター装置にデータが送信された場合、外部のネットワークからセンター装置に送信されたフレームの送り先アドレスにその送り先の加入者装置あるいは利用者側装置のＭＡＣアドレスを、送り元アドレスにセンター装置あるいは外部ネットワークに接続された装置のＭＡＣアドレスを設定あるいは付加する。ランダムに生成された初期ベクトルを用いて、当該フレームと送り先及び送り元ＭＡＣアドレスを含めて当該加入者装置のトラヒック鍵で暗号化し、その暗号化フレームにその初期ベクトルを付加してネットワーク上へ送出し、当該初期ベクトルと暗号化フレームをセンター装置から加入者装置へ送信する。
【００１９】
センター装置から送信された初期ベクトルと暗号化フレームを受信した加入者装置では、その初期ベクトルを用いて当該加入者装置のトラヒック鍵で当該暗号フレームを復号化し、送り先ＭＡＣアドレスが当該加入者装置の管理するＭＡＣアドレスと一致した場合、復号化されたフレームを利用者側装置に送信する。センター装置から送られてきた初期ベクトルを暗号化して、新しい暗号化初期ベクトルを作り、加入者装置から送信するフレームの暗号化のための初期ベクトルとして利用する。
【００２０】
以上のように本発明のネットワークシステムによれば、送り先及び送り元のＭＡＣアドレスを含むフレームを暗号化してネットワーク上の通信を行うので、ネットワーク上での盗聴等を防ぐことが可能である。また、頻繁にトラヒック鍵を交換することなく、センター装置でランダムに生成した初期ベクトルを暗号化フレームに付加するだけで守秘通信を可能にする。トラヒック鍵交換のための通信トラヒックを少なくすることが可能である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、発明の実施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２３】
図１は本発明の一実施の形態であるネットワークシステムの概略構成を説明するための図である。ただし、図１に示すネットワークシステムは、センター装置１００と複数の加入者装置１１０とが接続されるネットワーク１１７上のセキュリティを保持するセキュリティシステムであり、例えばケーブルテレビ網のネットワーク１１７のセキュリティシステムである。また、図１に示す加入者装置は、一の加入者装置１１０のみを記載するが、２以上の加入者装置１１０がセンター装置１００に接続される構成となっている。
【００２４】
また、以下の説明では、初期ベクトルをセンター装置１００から送信データに付加して各加入者装置１１０に送る方式の場合について説明するが、これに限定されることはなく、例えば、センター装置１００から、一定期間ごとに初期ベクトルをブロードキャストしてもよい。この場合、各加入者装置１１０はブロードキャストされた最新の初期ベクトルをそれぞれのトラヒック鍵で暗号化し、暗号化初期ベクトルとして用いることとなるので、センター装置１００で記憶する初期ベクトルの数を少なくすることが可能で、初期ベクトルの管理が容易になる。
【００２５】
図１に示すように、センター装置１００は、ＲＦ処理手段１０１と、鍵検出手段１０２と、鍵生成管理手段１０３と、復号化手段１０４と、ＩＦ処理手段１０５と、データフレーム手段１０６と、初期ベクトル生成手段１０７と、暗号化手段１０８を有している。
【００２６】
ＲＦ処理手段１０１は暗号化されたフレームを変調してケーブルテレビ網等のネットワーク１１７経由でセンター装置１００と加入者装置１１０との間で送受信する機能を有する手段である。鍵検出手段１０２は、加入者装置１１０から送られてきた暗号化初期ベクトルを捕らえ、この値からどの加入者装置１１０からのデータかを判断し、その加入者装置１１０のトラヒック鍵を見つけ出す手段である。鍵生成管理手段１０３は、ネットワーク１１７で用いる全てのトラヒック鍵等をランダムに発生し、各加入者装置１１０に割り当ててこれを管理する手段である。復号化手段１０４は、鍵検出手段１０２で検出されたトラヒック鍵と暗号化初期ベクトルを用いて加入者装置１１０からのフレームを復号化する手段である。復号化されたフレームはデータフレーム手段１０６で外部ネットワーク１０９のフレームに変換されＩＦ処理手段１０５を通って外部ネットワーク１０９等に送出される構成となっている。
【００２７】
外部ネットワーク１０９等からデータが送られてきた場合、センター装置１００では、送られてきたデータはＩＦ処理手段１０５を通ってデータフレーム手段１０６に送られる。ここで、データフレーム手段１０６は、ＩＰアドレス等を確認し、どの加入者装置に送ればよいかを判断し、ＭＡＣアドレス等を付加してフレームを生成する手段として機能し、この生成されたフレームを初期ベクトル生成手段１０７に送る構成となっている。初期ベクトル生成手段１０７は、ネットワーク１１７で使う全ての初期ベクトルをランダムに生成する手段として機能し、生成された初期ベクトルを上記フレームに付加して鍵検出手段１０２に送る構成となっている。ここで、鍵検出手段１０２では送られてきたフレームのＭＡＣアドレス等からどの加入者装置１１０のフレームかを判断する手段として機能し、該当する加入者装置１１０のトラヒック鍵を用いて暗号化手段１０８でＭＡＣアドレス及びフレームを暗号化する。また、鍵検出手段１０２では当該初期ベクトルを該当する加入者装置１１０のトラヒック鍵で暗号化して暗号化初期ベクトルとして、鍵検出手段１０２内に格納する手段として機能する。さらには、鍵検出手段１０２は、加入者装置１１０から送られてきた暗号化初期ベクトルとその格納された暗号化初期ベクトルとが一致するかを判定する手段として機能し、判定結果が一致した場合、その加入者装置１１０から送られてきたフレームであると判断する。
【００２８】
ただし、センター装置１００をＲＦ処理手段１０１、鍵検出手段１０２、鍵生成管理手段１０３、復号化手段１０４、ＩＦ処理手段１０５、データフレーム手段１０６、初期ベクトル生成手段１０７、及び暗号化手段１０８として機能させるためのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録され磁気ディスク等に格納された後にメモリにロードされて実行されるものとする。なお、記録媒体はＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク以外の光磁気ディスク等の他の記録媒体でも良いことはいうまでもない。また、プログラムを当該記録媒体からセンター装置１００にインストールして使用しても良く、さらには、本実施の形態のネットワーク１１７あるいは外部ネットワーク１０９を通じて、当該センター装置１００にインストールし前記プログラムを使用しても良い。
【００２９】
一方、加入者装置１１０は、ＲＦ処理手段１１１と、初期ベクトル検出付加手段１１２と、暗号復号手段１１３と、鍵管理手段１１４と、データフレーム手段１１５と、ＩＦ処理手段１１６を有している。
【００３０】
ＲＦ処理手段１１１は、暗号化されたフレームを変復調してケーブルテレビ網等のネットワーク１１７経由でセンター装置１００との間で送受信する手段である。初期ベクトル検出付加手段１１２は、センター装置１００から送られてきたフレームの初期ベクトルを検出し、暗号復号手段１１３において、鍵管理手段１１４で管理されているトラヒック鍵を用いて、このセンター装置１００から送られてきたフレームを復号する手段である。また、加入者装置１１０では、この復号されたフレームの送り先ＭＡＣアドレスが自分のＭＡＣアドレスと一致した場合、データフレーム手段１１５に入力してフレームを変換し、ＩＦ処理手段１１６を通してＬＡＮ１１８を介して接続される利用者側装置であるＰＣ等１２０に送出する構成となっている。
【００３１】
ＰＣ等１２０から送られてきたフレームは、ＩＦ処理手段１１６を通ってデータフレーム手段１１５に入力される構成となっている。このデータフレーム手段１１５は入力されたフレームをケーブルテレビ網等のネットワーク１１７用のフレームに変換する手段である。このネットワーク１１７用のフレームは、暗号復号手段１１３において、鍵管理手段１１４で管理されているトラヒック鍵を用いて、ＭＡＣアドレス（ＤＡ，ＳＡ共）を含めて暗号化する構成となっている。当該暗号化は、直前にセンター装置１００から送られてきた初期ベクトルを暗号化した暗号化初期ベクトルを初期ベクトルとして暗号化するもので、当該暗号化フレームに当該暗号化初期ベクトルを付けて、ＲＦ処理手段１１１に送る構成となっている。ＲＦ処理手段１１１は、ネットワーク１１７を通して、センター装置１００のＲＦ処理手段１０１にそのフレームを送出する構成となっている。
【００３２】
ただし、加入者装置１１０をＲＦ処理手段１１１、初期ベクトル検出付加手段１１２、暗号復号手段１１３、鍵管理手段１１４、データフレーム手段１１５、ＩＦ処理手段１１６として機能させるためのプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録され磁気ディスク等に格納された後にメモリにロードされて実行されるものとする。なお、前記記録媒体はＣＤ−ＲＯＭ等の光ディスク以外の光磁気ディスク等の他の記録媒体でも良い。また、プログラムを当該記録媒体から加入者装置１１０にインストールして使用しても良く、さらには、ネットワーク１１７あるいは外部ネットワーク１０９を通じて、加入者装置１１０にインストールし前記プログラムを使用しても良い。
【００３３】
図１に示すように、本実施の形態のネットワークシステムは、ケーブルテレビ網のようなツリー状のネットワーク１１７に接続された一つのセンター装置１００と複数の加入者装置１１０とで構成される。本発明のネットワークシステムは、ツリー状のネットワーク１１７に限らず、リング状やスター状等のネットワークのほか、無線ＬＡＮや衛星通信のような放送型通信ネットワークに適用しても、前述した効果を得られることはいうまでもない。例えば、無線ＬＡＮに本願発明を適用する場合には、無線ＬＡＮの暗号プロトコルＷＥＰにおいて暗号化されていないＭＡＣアドレスのＤＡとＳＡとを包含したフレームを暗号化し、アクセスポイントと端末との間で暗号化されたフレームを無線で送受信する構成となるので、無線電波で送受信されるフレームに対応する端末を特定することが困難となり、セキュリティが向上する。
【００３４】
図２は本実施の形態のセンター装置１００における鍵検出のためのテーブルを説明するための図であり、その一例を示す図である。
【００３５】
図２のテーブルは、通常、鍵検出手段１０２に格納されて利用される。ただし、ケーブルテレビ網等のネットワーク１１７では、一つのセンター装置１００に対しては、５００から２，０００の加入者装置１１０が接続される。また、加入者装置１１０ごとに装置のＭＡＣアドレス２０２、トラヒック鍵２０３、初期ベクトル２０４、並びに暗号化初期ベクトル２０５が一義的に決められる。この中でトラヒック鍵２０３、初期ベクトル２０４、並びにその暗号化ベクトルである暗号化初期ベクトル２０５は変化するもので、変化するたびに書き換えなければならない。なお、トラヒック鍵２０３は、センター装置１００の鍵生成管理手段１０３がランダムに生成し、初期ベクトル２０４は初期ベクトル生成手段１０７によりランダムに生成される。
【００３６】
本実施の形態では、センター装置１００の鍵検出手段１０２にて、加入者装置１１０から送られてくる暗号化初期ベクトル２０５が事前にテーブルに記入されていることから、この暗号化初期ベクトル２０５を確認することにより、どの加入者装置１１０からのフレームであるかが分かり、加入者装置１１０で暗号をかけた鍵が判明する。従って、センター装置１００では、この判明した鍵を用いてフレームを復号すれば、平文すなわち暗号化される前のデータを得ることが出来ることとなる。
【００３７】
図３は本実施の形態のＭＡＣレイヤーのフレーム構成の一例を説明するための図であり、図３の（ａ）はセンター装置から加入者装置へフレームを送る場合におけるＭＡＣレイヤーのフレーム構成の一例を説明するための図であり、図３の（ｂ）は加入者装置からセンター装置へ送る場合におけるＭＡＣレイヤーのフレーム構成の一例を説明するための図である。
【００３８】
図３の（ａ），（ｂ）に示すように、本実施の形態のＭＡＣレイヤーのフレームは、ヘッダ部分３０１にはＭＡＣフレームのはじめを示すプリアンブルや、このＭＡＣフレームのタイプ等の情報が含まれる。このヘッダ３０１の次に、初期ベクトル２０４あるいは暗号化初期ベクトル２０５が置かれ、その後に続くＤＡ３０３、ＳＡ３０４、データ３０５、並びにＣＲＣ（Ｃｙｃｌｉｃ　Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ　Ｃｈｅｃｋ）３０６をトラヒック鍵で暗号化して送る。ここで、ＣＲＣ３０６は、送られてきたパケットに誤りがないかどうかをチェックするための情報である。
【００３９】
まず、図４に本実施の形態のセンター装置におけるフレーム生成とネットワークへのフレームの送出までの動作を説明するためのフローチャートを示し、以下、図４に基づいて、図１に示すセンター装置１００による外部ネットワーク１０９からネットワーク１１７へのフレームの送出動作を説明する。
【００４０】
図４に示すように、ステップ４０１で、外部ネットワーク１０９からフレームを受信したセンター装置１００では、この受信したフレームがＩＦ処理手段１０５によりフレーム形式を変換された後に、この変換された受信フレームがセンター装置１００を構成するデータフレーム手段１０６に出力される。データフレーム手段１０６に入力された受信フレームは、当該受信フレームがセンター装置１００にネットワーク１１７を介して接続されている加入者装置１１０宛か否かを判断される（ステップ４０２）。なお、データフレーム手段１０６による判断は、通常、ＩＰアドレス等によって判断できるので、詳細な説明は省略する。
【００４１】
ここで、受信フレームが加入者装置１１０宛のフレームの場合には、データフレーム手段１０６により、加入者装置１１０のＭＡＣアドレス２０２を送り先アドレスＤＡとして、センター装置１００のＭＡＣアドレス２０２を送り元アドレスＳＡとして受信フレームに付加されたフレームが生成され、初期ベクトル生成手段１０７に出力される（ステップ４０３）。ＤＡ及びＳＡが付加されたフレームは、初期ベクトル生成手段１０７により、ランダムに発生された初期ベクトル２０４が付加された後に、暗号化手段１０８に出力される（ステップ４０４）。暗号化手段１０８では、入力されたフレームのＭＡＣアドレス２０２等に基づいて、送り先となる加入者装置１１０のトラヒック鍵を鍵検出手段１０２のテーブルから引き出す（ステップ４０５）。次に、暗号化手段１０８では、図３の（ａ）に示すように、引き出したトラヒック鍵２０３と初期ベクトル２０４とを使ってＤＡ以下のフレームを暗号化し暗号化フレーム３０２を生成すると共に、この暗号化されたフレーム（暗号化フレーム３０２）にヘッダ３０１と初期ベクトル２０４を付加したフレームである送信用のフレーム（図３の（ａ）に示す）を生成する（ステップ４０６）。この送信用のフレームは、ＲＦ処理手段１０１によりネットワーク１１７に送出される。
【００４２】
一方、前述したステップ４０２において、受信フレームが加入者装置１１０宛のフレームでないと判断された場合には、送出動作は終了し、受信フレームは廃棄される。
【００４３】
次に、図５に本実施の形態のセンター装置におけるネットワークからのフレームの受信と外部ネットワーク等への送出までの動作を説明するためのフローチャートを示し、以下、図５に基づいて、図１に示すセンター装置１００によるネットワーク１１７から外部ネットワーク１０９もしくはネットワーク１１７へのフレームの転送動作を説明する。
【００４４】
図５に示すように、ステップ５０１でネットワーク１１７からのフレームを受信したセンター装置１００では、この受信したフレームがＲＦ処理手段１０１により復調された後に、復調された受信フレームが鍵検出手段１０２に出力される。この受信フレームは、まず鍵検出手段１０２により暗号化初期ベクトル２０５が検出される（ステップ５０２）。次に、鍵検出手段１０２により、検出された暗号化初期ベクトル２０５が当該センター装置１００に接続される加入者装置１１０のものであるか否かが判定される（ステップ５０３）。なお、このときの判定動作は、鍵検出手段１０２がテーブルデータとして格納する図２に示すテーブルを用いて、受信したフレームから検出した暗号化初期ベクトル２０５がテーブルデータとして格納されているかを検索することによってなされる。このような構成とすることにより、復号化等に要する処理が不要となるので、判定処理を迅速に行うことが可能となる。
【００４５】
このステップ５０３において、加入者装置１１０が判別できた場合には、鍵検出手段１０２は格納するテーブル（テーブルデータ）から、判別された加入者装置１１０に対応するトラヒック鍵２０３（暗号化初期ベクトル２０５に対応するトラヒック鍵２０３）を取り出し、受信したフレームと共に復号化手段１０４に出力する（ステップ５０４）。
【００４６】
復号化手段に入力された暗号化されたフレーム（暗号化フレーム３０２）は、トラヒック鍵と暗号化初期ベクトルとを用いて復号化され、復号化されたフレームの加入者装置１１０のＭＡＣアドレス２０２が確認される（ステップ５０５）。このステップ５０６において、ＭＡＣアドレス２０２が誤っていた場合には動作は終了する。一方、ＭＡＣアドレス２０２が正しい場合には、復号化されたフレームはデータフレーム手段１０６に出力される。ここで、復号化されたフレームのＩＰアドレス等に基づいて、データフレーム手段１０６は転送先を特定し、転送先が外部ネットワーク１０９の場合には、復号化されたフレームを外部ネットワーク１０９のフレームに変換し、ＩＦ処理手段１０５を介して外部ネットワーク１０９に送出する。一方、転送先がネットワーク１１７に接続される加入者装置１１０の場合には、復号化されたフレームは送り先となる転送先の加入者装置１１０のＭＡＣアドレスと共に初期ベクトル生成手段１０７に出力され、暗号化手段１０８及びＲＦ処理手段１０１により、前述する図４に示す手順により暗号化された後に、ネットワーク１１７に送出される。
【００４７】
ただし、前述したステップ５０３において、検出された暗号化初期ベクトル２０５が当該センター装置１００に接続される加入者装置１１０のものでないことが判明した場合には、ステップ５０４〜５０７の処理は行われずに終了となる。
【００４８】
次に、図６に本実施の形態の加入者装置におけるフレームの受信動作を説明するための図を示し、以下、図６に基づいて、図１に示す加入者装置１１０によるネットワーク１１７からＬＡＮ１１８へのフレームの送出動作を説明する。
【００４９】
図６に示すように、ステップ６０１でネットワーク１１７からのフレームを受信した加入者装置１１０では、この受信されたフレームがＲＦ処理手段１１１により復調された後に、復調された受信フレームが初期ベクトル検出付加手段１１２に出力される。復調された受信フレームから初期ベクトル検出付加手段１１２により、初期ベクトル２０４が検出され、検出された初期ベクトル２０４と受信フレームとが暗号復号手段１１３に出力される（ステップ６０２）。初期ベクトル２０４は暗号復号化手段１１３により鍵管理手段１１４に格納されると共に、鍵管理手段１１４に格納されるトラヒック鍵２０３が読み出される（ステップ６０３）。次に、この読み出されたトラヒック鍵２０３と当該フレームに付加された初期ベクトルとに基づいて、ＤＡ、ＳＡ、データ及びＣＲＣからなる暗号化フレーム３０２すなわち受信フレームの暗号化された領域（暗号化フレーム３０２）が、暗号復号手段１１３により復号化される（ステップ７０４）。
【００５０】
次に、暗号復号化手段１１３により、復号化された受信フレームに付加されるＤＡと当該加入者装置１１０のＭＡＣとが比較される（ステップ６０５）。ここで、復号化された受信フレームに付加されるＤＡと、当該加入者装置１１０のＭＡＣとが一致した場合には、データフレーム手段１１５により、受信フレームの形式はＬＡＮ１１８に適用する形式のフレームが変換され、この変換されたフレームがＩＦ処理手段１１６を介してＰＣ等１２０が接続されるＬＡＮ１１８に送出される（ステップ６０６）。一方、ステップ６０５において、復号化された受信フレームに付加されるＤＡと、当該加入者装置１１０のＭＡＣとが一致しない場合には、動作が終了され、受信したフレームは廃棄される。
【００５１】
次に、図７に本実施の形態の加入者装置によるネットワークへのフレームの送信動作を説明するための図を示し、以下、図７に基づいて、図１に示す加入者装置１１０のＬＡＮ１１８に接続されるＰＣ等１２０からネットワーク１１７へのフレームの送出動作を説明する。
【００５２】
図７に示すように、ステップ７０１でＬＡＮ１１８に接続されるＰＣ等１２０からのフレームを受信した加入者装置１１０では、ＩＦ処理手段１１６を介してフレームがデータフレーム手段１１５に入力され、データフレーム手段１１５でＰＣ等１２０からのフレームがセンター装置１００宛か否かが判断される（ステップ７０２）。ここで、センター装置１００宛でなければ動作は終了する。
【００５３】
一方、センター装置１００宛の場合には、データフレーム手段１１５により送り先アドレス（ＤＡ）と送り元アドレス（ＳＡ）とが設定される（ステップ７０３）。次に、鍵管理手段１１４に格納されているトラヒック鍵２０３と初期ベクトル２０４が読み出される（ステップ７０４）。ただし、このとき読み出される初期ベクトルは、当該加入者装置１１０が直前にセンター装置１００から受信した初期ベクトルである。
【００５４】
この後に、ステップ７０３で作成したフレーム（ＤＡ、ＳＡが設定されたフレーム）が、ステップ７０４で読み出されたトラヒック鍵２０３と初期ベクトル２０４とで暗号復号手段１１３により暗号化される（ステップ７０６）。この後に、暗号復号手段１１３が初期ベクトル２０４をトラヒック鍵２０３で暗号化し、暗号化初期ベクトル２０５を生成する（ステップ７０６）。このときの初期ベクトル暗号化モードは、初期ベクトルをある値に定めたＣＢＣモード等でも良い。
【００５５】
この暗号化初期ベクトル２０５は初期ベクトル検出付加手段１１２により当該暗号化フレーム３０２に付加され、ＲＦ処理手段１１１を介してネットワーク１１７に送信される。
【００５６】
ただし、本実施の形態における加入者装置１１０の初期設定は、加入者装置１１０の電源がＯＮした場合、あるいはセンター装置１００との間で通信が出来なくなった場合等に実施される。通常、まずセンター装置１００のＲＦ処理手段１０１と加入者装置１１０のＲＦ処理手段１１１との設定が行われ、センター装置１００は加入者装置１１０を認識する。次に、トラヒック鍵２０３の設定を終了し、本実施の形態のネットワークシステムを立ち上げるには、まず、センター装置１００から初期ベクトル２０４を付けて、当該トラヒック鍵２０３と初期ベクトル２０４とで暗号化した暗号化フレーム３０２を加入者装置１１０に送付する。こうすることによって、初期ベクトル２０４が加入者装置１１０に設定され、本実施の形態のネットワークシステムの動作が可能になる。
【００５７】
また、以上の説明では、初期ベクトル２０４はＤＡ、ＳＡの直前に付加する場合について説明したが、これに限定されることはなく、例えば、ＭＡＣレイヤーのフレームで拡張ヘッダの中に挿入することも可能である。
【００５８】
さらには、本実施の形態におけるトラヒック鍵２０３の配信方法は、公知のものを含め以下のような方法がある。
【００５９】
一つは、トラヒック鍵２０３をそのまま周知のＩＣカードあるいは加入者装置１１０に実装して加入者に配る方式。もう一つはトラヒック鍵２０３を公開暗号鍵方式とし、公開鍵をお互いに送りあう方式。トラヒック鍵２０３とは別の共通鍵をマスター鍵として、ＩＣカードあるいは加入者装置１１０に実装して配り、このマスター鍵でトラヒック鍵２０３を暗号化してセンター装置１００から加入者装置１１０へ送信する方式。マスター鍵、トラヒック鍵２０３の外にキー暗号鍵を設け、マスター鍵でキー暗号鍵を暗号化して加入者装置１１０に送り、さらにキー暗号鍵でトラヒック鍵２０３を暗号化して加入者装置１１０に送る方式。前述のマスター鍵として公開鍵方式を用いる方式。あるいは、Ｄｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎの鍵配信方式等として知られている鍵の配信方式も考案されている。本願発明では、これらのいずれの方式を採用してトラヒック鍵２０３が配信されても、適用可能である。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態のネットワークシステムでは、センター装置１００から各加入者装置１１０に対応した初期ベクトル２０４をデータの通信と一緒に送信すると共に、送り先及び送り元のＭＡＣアドレス２０２を含むフレームをトラヒック鍵２０３と初期ベクトル２０４とで暗号化し、この暗号化フレーム３０２に初期ベクトル２０４あるいはトラヒック鍵２０３で暗号化された暗号化初期ベクトル２０５を付加してネットワーク１１７上での通信を行う構成となっているので、特定の機器を狙った盗聴が困難となり、ネットワーク１１７上での盗聴等を防ぐことが可能となる。また、頻繁にトラヒック鍵２０３を交換する必要がなくなるので、通常の通信のためのトラヒックに影響を与えてしまい、転送速度が低下してしまうことを防止できる。すなわち、トラヒック鍵２０３の交換のための通信トラヒックを少なくすることが可能である。
【００６１】
なお、本発明の他の実施例として、センター装置１００から各加入者装置１１０へ個別に初期ベクトル２０４を送信し、各加入者装置１１０は送られてきた初期ベクトル２０４を、その加入者装置１１０の固有のトラヒック鍵２０３で暗号化した暗号化初期ベクトル２０５を用いてもよい。
【００６２】
また、本発明の他の実施例として、センター装置１００から送られてきた初期ベクトル２０４に一定の演算を加えた値を新たな初期ベクトルとして設定して用いることも可能である。例えば、加入者装置１１０において、初期ベクトル２０４に一定の数値（例えば１から８等）を加えた数値を新たな初期ベクトルとしてトラヒック鍵２０３で暗号化し暗号化初期ベクトルとして、加えた数値とともにセンター装置１００に送信すれば、センター装置１００はこれがどの加入者装置１１０からのフレームであるかを検知することが可能となる。このような構成とすることにより、加入者装置１１０は複数の初期ベクトル２０４を得たことと同じ効果を得ることが可能となり、加入者装置１１０からの大量のデータ送出に対しても、異なった暗号化フレーム（ＤＡ，ＳＡ部分）３０２を作ることが可能になり、守秘性が向上する。
【００６３】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００６４】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【００６５】
本発明によれば、鍵の交換をしなくても、ＭＡＣアドレスを含むフレームを暗号化した結果が異なりネットワーク上での盗聴等を防ぐことが出来る。鍵の交換頻度を下げることが可能になり、鍵交換による通信トラヒックへの影響を少なくすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるネットワークシステムの概略構成を説明するための図である。
【図２】本実施の形態のセンター装置１００における鍵検出のためのテーブルを説明するための図である。
【図３】本実施の形態のＭＡＣレイヤーのフレーム構成を説明するための図である。
【図４】本実施の形態のセンター装置におけるフレーム生成とネットワークへのフレームの送出までの動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本実施の形態のセンター装置におけるネットワークからのフレームの受信と外部ネットワーク等への送出までの動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本実施の形態の加入者装置におけるフレームの受信動作を説明するための図である。
【図７】本実施の形態の加入者装置によるネットワークへのフレームの送信動作を説明するための図である。
【符号の説明】
１００…センター装置　　　　　　　　１０１…ＲＦ処理手段
１０２…鍵検出手段　　　　　　　　　１０３…鍵生成管理手段
１０４…復号化手段　　　　　　　　　１０５…ＩＦ処理手段
１０６…データフレーム手段　　　　　１０７…初期ベクトル生成手段
１０８…暗号化手段　　　　　　　　　１０９…外部ネットワーク
１１０…加入者装置　　　　　　　　　１１１…ＲＦ処理手段
１１２…初期ベクトル検出付加手段　　１１３…暗号復号手段
１１４…鍵管理手段　　　　　　　　　１１５…データフレーム手段
１１６…ＩＦ処理手段　　　　　　　　１１７…ネットワーク
１１８…ＬＡＮ　　　　　　　　　　　１２０…ＰＣ等
２０１…加入者装置ＩＤ　　　　　　　２０２…ＭＡＣアドレス
２０３…トラヒック鍵　　　　　　　　２０４…初期ベクトル
２０５…暗号化初期ベクトル
３０１…ヘッダ　　　　　　　　　　　３０２…暗号化フレーム
３０３…ＤＡ　　　　　　　　　　　　３０４…ＳＡ
３０５…データ　　　　　　　　　　　３０６…ＣＲＣ
【図１】
2004064326.tif 000003
【図２】
2004064326.tif 000004
【図３】
2004064326.tif 000005
【図４】
2004064326.tif 000006
【図５】
2004064326.tif 000007
【図６】
2004064326.tif 000008
【図７】
2004064326.tif 000009