(57)【要約】【課題】高信頼のネットワークを実現するため、不正に認証を行おうとする不正接続者を排除可能とするデータ通信方法およびデータ通信システムならびに送信装置，受信装置を提供すること。【解決手段】二つの異なる速度の信号を周波数多重分離により同時に送受信するデータ通信方法であって、送信装置は、高速側信号にデータを重畳するとともに低速側信号に認証データを重畳して送信し、受信装置は、受信した前記低速側信号に重畳された認証データを分離・解析して、その解析結果に従って、主信号（高速側信号）を切断可能としたことを特徴とするデータ通信方法、並びにこれを具体化したシステム、およびこれに用いる送信装置，受信装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの異なる速度の信号を周波数多重分離により同時に送受信するデータ通信方法であって、
送信装置が、高速側信号にデータを重畳するとともに低速側信号に認証データを重畳することを特徴とするデータ通信方法。
【請求項２】
二つの異なる速度の信号を周波数多重分離により同時に送受信するデータ通信方法であって、
受信装置が、前記低速側信号に重畳された認証データを分離・解析して、その解析結果に従って主信号（高速側信号）を切断可能としたことを特徴とする請求項１に記載のデータ通信方法。
【請求項３】
前記低速側信号が存在する低周波数領域の成分を抑圧して、高周波数領域にデータ成分が存在するように信号帯域を制限することを特徴とする請求項１または２に記載のデータ通信方法。
【請求項４】
前記認証データは、送信者の生体を計測して得る信号またはそれを加工した信号であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ通信方法。
【請求項５】
前記生体を計測して得る信号は、少なくとも、脳波パターン，脈拍パターン，生体電磁波のいずれかを含むことを特徴とする請求項４に記載のデータ通信方法。
【請求項６】
前記認証データは、送信時に送信者から直接計測して得た送信者のＤＮＡパターン、またはそれを加工してデータ化したものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ通信方法。
【請求項７】
二つの異なる速度の信号を周波数多重分離により同時に送受信するデータ通信システムであって、
送信装置が、高速側信号にデータを重畳するとともに低速側信号に認証データを重畳する手段を備えていることを特徴とするデータ通信システム。
【請求項８】
二つの異なる速度の信号を周波数多重分離により同時に送受信するデータ通信システムであって、
受信装置が、前記低速側信号に重畳された認証データを分離・解析する手段と、解析結果の出力に従って主信号（高速側信号）を切断する手段とを備えたことを特徴とする請求項７に記載のデータ通信システム。
【請求項９】
前記低速側信号が存在する低周波数領域の成分を抑圧して、高周波数領域にデータ成分が存在するように信号帯域を制限することを特徴とする請求項７または８に記載のデータ通信システム。
【請求項１０】
前記認証データは、送信者の生体を計測して得る信号またはそれを加工した信号であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のデータ通信システム。
【請求項１１】
前記生体を計測して得る信号は、少なくとも、脳波パターン，脈拍パターン，生体電磁波のいずれかを含むことを特徴とする請求項１０に記載のデータ通信システム。
【請求項１２】
前記認証データは、送信時に送信者から直接計測して得た送信者のＤＮＡパターン、またはそれを加工してデータ化したものであることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載のデータ通信システム。
【請求項１３】
請求項７に記載のデータ通信システムに用いる送信装置であって、
高速側信号にデータを重畳するとともに低速側信号に認証データを重畳する手段を備えていることを特徴とする送信装置。
【請求項１４】
請求項８に記載のデータ通信システムに用いる受信装置であって、
前記認証データを分離・解析する手段は、少なくとも送信者の生体を計測して得る信号から送信者を識別するためのアルゴリズムを備えていることを特徴とする受信装置。
【請求項１５】
請求項１２に記載のデータ通信システムに用いる受信装置であって、
前記認証データを分離・解析する手段が、送信者のＤＮＡの配列パターン、またはそれを加工してデータ化したものから送信者を認証するのに必要なデータを通信の管理者から得る機能を備えていることを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセス系において、本人認証を常に行いながら高速データ通信を行う、高信頼の通信装置を提供する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インターネットプロトコル（ＩＰ）を用いてデータ通信を行うシステムでは、クライアントＰＣ（以下、単にクライアントという）がホストコンピュータ（ＰＣ：以下、ホストＰＣという）にアクセスすることにより、ネットワーク上の任意のＰＣまたはサーバとの通信が可能である。特にホストＰＣでは種々のアプリケーションを備え、クライアントの要求に応じたサービスを提供している。そのサービスとは、例えば、動画を含む映像配信やオーディオデータのみならず、データベースに蓄積された情報の提供を含む。
【０００３】
クライアントがこれらのサービスを受けるためには、まずクライアントがホストＰＣからの認証を受ける。これによりネットワーク上の他のＰＣまたはサーバとの通信が可能となる。さらに、特定のＰＣまたはサーバが提供するサービスを得るためには、サービス提供者からの認証を受ける必要がある。通常、これらの認証には、パスワード認証という方法が用いられる。
【０００４】
これは、予め管理者がクライアントとそのパスワードを登録し、クライアントの接続要求時にクライアントが提示するパスワードが登録パスワードと一致したならば要求したクライアントを正しいユーザとして認証するものである。
【０００５】
通常のパスワードは有限の文字列であり、盗聴による不正取得防止のため、クライアントが常時更新している。また、特に盗聴の危険性が高いアクセス系では、管理者が発行するキーを予めクライアントに配布し、クライアントの接続要求時にホストが発生した乱数に対する計算結果がホストとクライアントで一致した場合にのみクライアントを正しいユーザとして認証している。
【０００６】
従来の技術では、クライアントがホストＰＣまたは他の任意のＰＣに接続要求したときのみパスワードの認証を行っている。この要求に対する制限は一般にはなく、適当なアルゴリズムによりパスワードを不正取得することが可能である。一旦、不正な接続要求者が認証により接続を実現すると、不正接続要求者が正規のクライアントになりすますことが可能となる。
【０００７】
不正接続者は接続したホストまたはＰＣを制御することが可能となる。これにより、ホストまたはＰＣの情報が漏洩するのみならず、ＰＣのデータを改ざんしてシステムを崩壊させることもできる。さらに、不正接続者は最初に侵入したＰＣを介して、それが属しているドメインの全てのＰＣ等へ不正侵入することができる。
【０００８】
このような問題に対しては、種々の対策が提案されている。例えば、特許文献１に示される技術では、認証を行う位置と認証者の位置の情報とにより、認証されるべき本人以外の人物、いわゆるなりすましによる不正な認証を排除するために、検出した個人認証装置の位置情報と認識対象の位置関係から、認証対象が正規の認証対象であるかの判定を可能として、パスワードによる認証を補強しようというものである。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２‐１１７３７７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１記載の技術では、必ずしも、認証対象となる本人を認識（識別）しているわけではないので、前述のようななりすましを完全に防止することは不可能であった。
【００１１】
本発明は上述のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来の技術における上述のような問題を解消し、高信頼のネットワークを実現するため、不正に認証を行おうとする不正接続者を排除可能とするデータ通信方法およびデータ通信システムならびに送信装置，受信装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のデータ通信技術は、二つの異なる速度の信号を周波数多重分離により同時に送受信するデータ通信技術において、送信装置が、高速側信号にデータを重畳するとともに低速側信号に認証データを重畳する手段を備え、受信装置が、低速側信号に重畳された認証データを分離・解析して、その解析結果の出力に従って主信号（高速側信号）を切断する機能を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明においては、これら二つの異なる速度の信号の多重・分離を容易に行うため、副信号が存在する低周波数領域の成分を抑圧して高周波数領域にデータ成分が存在するように主信号の帯域を制限したことを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、このように、認証とデータを周波数領域で分離（例えば、図６参照）することにより、通信時に、常に認証を行いながら同時に高速大容量のデータを転送することが可能となる。別のいい方をすると、高速大容量データ転送を行っている間でも、複雑な認証を行うことが可能である。時間軸上では、これらの信号は、例えば図７に示すように、高速のデータ信号のエンベロープに低速の認証信号が重畳している波形となる。
【００１５】
また、本発明においては、認証信号には、送信者の生体を計測して得る信号またはそれを加工した信号を用いるようにした。ここで、生体を計測して得る信号またはそれを加工した信号とは、少なくとも、脳波パターン，脈拍パターン，生体電磁波等の計測信号を含むか、または、送信者のＤＮＡの配列パターンまたはそれを加工して作成した信号を含む。
【００１６】
受信装置においては、認証信号に含まれるこれらの認証データを解析する手段として、送信者の生体計測して得る信号から送信者を識別するためのアルゴリズムを備えていることが好ましい。このような生体計測による認証方法では、送信者自身が認証の対象となるので、クライアントとして登録している本人のみがデータの送受信を行うことが許され、従って、バーチャルななりすまし行為を完全に排除することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す好適実施例に基づいて、詳細に説明する。
【００１８】
図１は、主と副の二つの異なる速度の信号を周波数多重分離により同時に送受信する、本発明の一実施例に係るデータ通信システムに用いる送信装置であって、高速側信号にデータを重畳するとともに低速側信号に認証データを重畳する手段を備える、送信装置の構成例を示す図である。
【００１９】
図１において、データ通信システムの送信装置１０１は、メモリバッファ１０２，データ発生器１０３ａ，１０３ｂ，認証処理回路１０４，ミキサー１０５，増幅器１０６，ログアンテナ１０７から構成される。また、認証データを１０８として示す。
【００２０】
本実施例においては、主信号は、メモリバッファ１０２を参照し、キャリア周波数ｆ１をクロック１で発生してデータ発生器１０３ａを駆動して生成する。メモリバッファ１０２は、ＣＰＵのパラレルバスから供給されるデータを高速のシリアル信号に変換するのに用いる。データ発生器１０３ａ，１０３ｂでは、さらにいくつかの高速シリアル信号を多重化して、真の高速シリアルデータ信号を発生させる。この信号速度は最大４０Ｇｂｐｓに及ぶ。
【００２１】
一方、副信号である認証信号は、認証データ１０８から得たデータをもとに発生する認証処理回路１０４から得る。この信号は、クロック２により供給される周波数ｆ２をキャリア周波数とする。ｆ２はｆ１よりも十分小さい。例えば、ｆ１＝１０ＧＨｚならば、ｆ２＝１００ＭＨｚ程度である。このキャリア周波数を用いれば、１０ＭＨｚ程度のデータ転送は容易である。この伝送容量は、認証信号のみ送信するのには十分の容量である。認証信号はデータ発生回路により主信号と同様にデジタル信号化される。
【００２２】
主信号と認証データを含む副信号は、ミキサー１０５により一体化される。その後、信号増幅器１０６を介してアンテナ１０７から送信される。ここでは、アンテナ１０７は、主信号と副信号が展開する広い周波数帯域で有効なログアンテナとなっている。
【００２３】
なお、伝送のキャリアとして、光を用いることも可能である。この場合には、光源（レーザ）からの光からデータ信号を作るため、データ発生器１０３ａ，１０３ｂは、駆動回路と光変調器からなる。また、主信号と副信号を混合するミキサー１０５は、方向性結合器に置き換えられる。また、増幅器１０６は、光増幅器である。また、伝送媒体としては、電磁波と同様に自由空間が利用できる他、光ファイバも利用可能である。
【００２４】
次に、図２は、本発明の一実施例に係るデータ通信システムに用いる受信装置であって、低速側信号に重畳された認証データを分離・解析する手段と、解析結果の出力に従って主信号を切断する手段を備える、受信装置の構成例を示す図である。
【００２５】
図２において、データ通信システムの受信装置２０１は、ログアンテナ２０２，増幅器２０３，低域通過フィルタ（ＬＰＦ）２０４ａ，２０４ｂ、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）２０５，ＶＣＯ２０６ａ，２０６ｂ、識別再生回路２０７ａ，２０７ｂ、メモリバッファ２０８ａ，２０８ｂ、認証処理回路２０９、遮断回路２１０から構成される。認証データを２１１として示す。
【００２６】
受信装置２０１は、主信号と認証信号が重畳された広帯域の信号をログアンテナ２０２で受信する。受信した信号は、直ちに広帯域の増幅器２０３により増幅され、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）２０４ａと高域通過フィルタ（ＨＰＦ）２０５を用いて低周波数成分と高周波数成分に分離される。
【００２７】
分離された信号は、それぞれ電圧制御発信器（ＶＣＯ）２０６ａ，２０６ｂによりクロック抽出され、識別再生回路２０７ａ，２０７ｂによりデータの識別再生が行われる。ここで、識別再生された認証信号は、一旦メモリバッファ２０８ｂに蓄積された後、認証処理回路２０９により処理される。
【００２８】
この処理は、認証信号の識別再生とは非同期であるため、バッファメモリ２０８ｂには、非同期のデュアルポートメモリが利用される。さらに、認証処理回路２０９は、送信者の情報をネットワーク管理者から取得し、認証データ２１１として蓄積し、それを用いて認証信号の判定を行う。
【００２９】
その結果は、データ信号側で同様に識別再生したデータを蓄積するメモリバッファ２０８ａのＩＯを制御する遮断回路２１０へ導かれ、認証結果により遮断を行う。これにより、認証が得られない場合における、受信した信号がバスへ転送されるのを、物理的に防止することが可能になる。
【００３０】
認証処理回路２０９は、少なくともデータ送信中は常に稼動しており、判定が否と出た場合には、直ちに遮断回路２１０によりデータ転送を中止する。認証処理回路２０９には、接続要求者が次々に送信する認証データを逐次判定する他、接続要求者の生体信号またはＤＮＡ配列パターンまたはそれを加工して生成した認証信号から接続要求者を認識するアルゴリズムが組み込まれている。
【００３１】
上述の送信装置１０１と受信装置２０１とを組み合わせることにより、本発明の一実施形態に係るデータ通信システムを実現することができる。このデータ通信システムによれば、不正に認証を行おうとする不正接続者が排除可能となり、高信頼のネットワークを実現できるという効果が得られる。
【００３２】
次に他の実施例を説明する。
図３は、副信号が存在する低周波数領域の成分を抑圧して、高周波数領域にデータ成分が存在するように、主信号の帯域を制限する実施例の構成図である。
図３において、データ通信システムの送信装置３０１の主信号生成部分は、メモリバッファ３０２，帯域制限符号化回路３０３，パルス発生器３０４，増幅器３０５ａ，３０５ｂ，ミキサー３０６，認証処理回路３０８，データ発生器３０９，ＬＰＦ３１０，ログアンテナ３１１から構成される。また、認証データを３０７で示す。
【００３３】
本実施例に係る送信装置３０１は、メモリバッファ３０２に蓄積されたデータから主信号を作る部分に、帯域制限符号化回路３０３を有していることが特徴である。この帯域制限符号化回路３０３は、低域の成分が発生しないように、連続する同符号の配列（例えば、０００・・・・・・００，１１１・・・・・・１１など）を制限して、データ信号の低周波数成分の発生を防止するものである。
【００３４】
さらに、パルス発生器３０４を用いることにより、高速のＲＺ信号を発生できるようにしている。ここで、クロック１は先の実施例と同様にｆ１である。
一方、認証信号はクロック２を用いて発生する。さらに、発生した信号の歪みによる高周波数成分をＬＰＦ３１０により遮断するようにして、主信号とのクロストークを排除している。
【００３５】
これら、主信号と認証信号を個別の増幅器（３０５ａ，３０５ｂ）により増幅した後、ミキサー３０６により一体化し、ログアンテナ３１１により送信する。なお、ここで、個別増幅を行うのは、広帯域増幅によるＳＮ比の劣化を回避するためのものである。
【００３６】
上記実施例によれば、データ通信を行う際に無線通信系を用いる場合におけるＳＮ比の劣化を回避して、良好なデータ通信を実現することが可能になるという効果が得られる。
【００３７】
次に、本発明のさらに他の実施例を説明する。
図４は、本発明のさらに他の実施例に係る、送信者の生体を計測して得る信号またはそれを加工した信号を認証信号として用いる例を示すものであって、それらの信号が脈拍パターンから得たものである例を示す図である。
【００３８】
図４において、データ通信システムの送信装置４０１の認証処理部分は、生体センサー４１２，信号処理回路４０２，ＡＤＣ４０３，認証データ作成回路４０４から構成される。認証データを４０５で示している。なお、認証処理回路４０６，データ発生器４０７ａ，４０７ｂならびに、ミキサー４０８，増幅器４０９，ログアンテナ４１０，メモリバッファ４１１等は、先の実施例に示したと同じ構成要素である。
【００３９】
本実施例においては、認証信号を得る手段として、例えば耳の一部位に取り付ける脈流センサー４１２が利用可能である。この信号は微弱であるのと、盗聴によりモニタされることにより新たな不正認証に利用される恐れがあるため、信号処理回路４０２において増幅された後、暗号化処理される。ここで、暗号化処理は非公開であるが、受信側での認証のためネットワーク管理者と共有される。
【００４０】
なお、このようにして生成した認証信号をデータ信号に重畳して送信する回路（上述の、認証処理回路４０６以降）は、先の実施例において説明したと同じものであるので、ここではその動作説明は省略する。
【００４１】
次に、本発明のさらに他の実施例を説明する。
図５は、本発明のさらに他の実施例に係る、送信時に送信者から直接計測して得た送信者のＤＮＡの配列パターン化またはそれを加工してデータ化して認証信号を生成する例を示す図である。
【００４２】
図５において、認証用カード５０１は、パルス発生回路５０２，ＤＮＡチップ５０３，ＤＮＡセル５０４，信号処理回路５０５，通信制御回路５０６から構成される。また、データ通信装置の認証処理部分は認証処理回路５０８，データ発生器５０９，ミキサー５１０，増幅器５１１，ログアンテナ５１２，メモリバッファ５１３，データ発生器５１４から構成される。また、認証データを５０７で示す。
【００４３】
以下に、本実施例の、接続要求者のＤＮＡを認証に用いる例を説明する。
まず、接続要求者は予め自分のＤＮＡをＤＮＡチップ５０３に実装する。このチップでは、ＩＯ部を介して外部から電気信号を加えることにより、ＤＮＡ配列を反映した信号が出力されるようになっている。
【００４４】
このようなチップは、例えば、微細加工されたシリコン基板上に作成することができる。この基板に１次元的に実装されたＤＮＡセル５０４は、外部からの印加パルスに対して、配列に応じた反射波を発生するので、これを、遅延時間の関数として検出することにより、ＤＮＡ配列パターンに応じた時間信号を得ることができる。
【００４５】
時間信号は、信号処理回路５０５によりデジタル化され、さらに通信制御回路５０６により外部に抽出される。これらの部品は、封止され認証用カード５０１に実装され、長期間の使用が可能となる。なお、信号処理回路５０５では暗号化処理が行われ、盗聴による接続要求者のＤＮＡ情報の外部への漏洩を防止することが望ましい。
【００４６】
上記実施例によれば、送信者の認証データであるＤＮＡパターンを、容易に認証に用いることが可能になるという効果が得られる。
【００４７】
なお、上記各実施例はいずれも本発明の一例を示すものであり、本発明はこれらに限定されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で適宜の変更・改良を行ってもよいことはいうまでもない。。
【００４８】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、接続要求者を認証しながら高速データ通信が可能な、信頼性の高いデータ通信システムを構築することができるという顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るデータ通信システムに用いる送信装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係るデータ通信システムに用いる受信装置の構成例を示す図である。
【図３】本発明の他の実施例に係るデータ通信システムに用いる送信装置の構成例を示す図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例に係るデータ通信システムに用いる送信装置の構成例を示す図である。
【図５】本発明のさらに他の実施例に係るデータ通信システムに用いる送信装置の構成例を示す図である。
【図６】本発明の原理を説明する図（その１）である。
【図７】本発明の原理を説明する図（その２）である。
【符号の説明】
１０１，３０１，４０１  データ通信装置
１０２，２０８ａ，２０８ｂ，３０２，４１１，５１３  メモリバッファ
１０３ａ，１０３ｂ，３０９，４０７ａ，４０７ｂ，５０９，５１４  データ発生器
１０４，２０９，３０８，４０６，５０８  認証処理回路
１０５，３０６，４０８，５１０  ミキサー
１０６，２０３，３０５ａ，３０５ｂ，４０９，５１１  増幅器
１０７，２０２，３１１，４１０，５１２  ログアンテナ
１０８，２１１，３０７４０５  認証データ
２０１  受信装置
２０４，３１０  ＬＰＦ
２０５  ＨＰＦ
２０６ａ，２０６ｂ  ＶＣＯ
２０７ａ，２０７ｂ  識別再生回路
２１０  遮断回路
３０３  帯域制限符号化回路
３０４  パルス発生器
４０２，５０５  信号処理回路
４０３  ＡＤＣ
４０４  認証データ作成回路
４１２  生体センサー
５０１  認証用カード
５０２  パルス発生回路
５０３  ＤＮＡチップ
５０４  ＤＮＡセル
５０６  通信制御回路
【図１】
2004336552.tif 000003
【図２】
2004336552.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2004336552.tif 000007
【図６】
2004336552.tif 000008
【図７】
2004336552.tif 000009