(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器の電力使用量を集計する電力メータが複数接続され、エネルギー管理装置及びアプリケーションサーバが接続されるデータ管理装置であって、
前記電力メータが集計した電力使用量、または前記アプリケーションサーバにより復号可能に暗号化された前記電力使用量である第１暗号文のうち少なくとも一方を、前記アプリケーションサーバにより復号可能に暗号化して、第２暗号文を計算する第１暗号化部と、
複数の前記電力メータが各々集計した電力使用量を用いて、電力使用量の第１総量を計算する第１計算部と、
前記第２暗号文を用いて、所定時間内に前記電力メータが集計した前記電力使用量の第２総量の暗号文を計算する第２計算部と、
前記第１総量を前記エネルギー管理装置に送信し、前記第２総量の暗号文を前記アプリケーションサーバに送信する送信部とを備える
ことを特徴とするデータ管理装置。
【請求項２】
前記電力メータが集計した前記電力使用量を、前記電力メータと、前記電気機器のうち少なくとも１つを制御するサーバと、のうち少なくとも一方により復号可能に暗号化して、第３暗号文を計算する第２暗号化部を更に備え、
前記送信部は、前記第３暗号文を、前記電力メータと前記サーバとのうち少なくとも一方に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載のデータ管理装置。
【請求項３】
前記電力使用量に対する補正量を計算する第３計算部と、
前記補正量を用いて、前記電力使用量及び前記第１暗号文のうち少なくとも一方を補正する補正部とを更に備え、
前記第１暗号化部は、補正された前記電力使用量又は前記第１暗号文のうち少なくとも一方を、前記アプリケーションサーバにより復号可能に暗号化して、前記第２暗号文を計算する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のデータ管理装置。
【請求項４】
前記アプリケーションサーバが前記第２総量の暗号文の復号の際に用いる第１鍵に対応する第２鍵を記憶する記憶部を更に備え、
前記第１暗号化部は、前記電力使用量又は前記第１暗号文のうち少なくとも一方を、前記第２鍵を用いて暗号化して、前記第２暗号文を計算する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のデータ管理装置。
【請求項５】
電気機器の電力使用量を集計する電力メータが複数接続されるデータ管理装置とエネルギー管理装置とアプリケーションサーバとが接続される電力使用量計算システムであって、
前記データ管理装置は、
前記電力メータが集計した電力使用量、または前記アプリケーションサーバにより復号可能に暗号化された前記電力使用量である第１暗号文のうち少なくとも一方を、前記アプリケーションサーバにより復号可能に暗号化して、第２暗号文を計算する第１暗号化部と、
複数の前記電力メータが各々集計した電力使用量を用いて、電力使用量の第１総量を計算する第１計算部と、
前記第２暗号文を用いて、所定時間内に前記電力メータが集計した前記電力使用量の第２総量の暗号文を計算する第２計算部と、
前記第１総量を前記エネルギー管理装置に送信し、前記第２総量の暗号文を前記アプリケーションサーバに送信する第１送信部とを備え、
前記エネルギー管理装置は、
前記第１総量を受信する受信部と、
前記第１総量に基づいて、電力の使用を制御するためのコマンドを、前記電力メータと、前記電気機器のうち少なくとも１つを制御するサーバと、のうち少なくとも一方に送信する第２送信部とを備え、
る
ことを特徴とする電力使用量計算システム。
【請求項６】
電気機器の電力使用量を集計する電力メータが複数接続され、エネルギー管理装置及びアプリケーションサーバが接続されるデータ管理装置で用いられるコンピュータを、
前記電力メータが集計した電力使用量、または前記アプリケーションサーバにより復号可能に暗号化された前記電力使用量である第１暗号文のうち少なくとも一方を、前記アプリケーションサーバにより復号可能に暗号化して、第２暗号文を計算する第１暗号化手段と、
複数の前記電力メータが各々集計した電力使用量を用いて、電力使用量の第１総量を計算する第１計算手段と、
前記第２暗号文を用いて、所定時間内に前記電力メータが集計した前記電力使用量の第２総量の暗号文を計算する第２計算手段と、
前記第１総量を前記エネルギー管理装置に送信し、前記第２総量の暗号文を前記アプリケーションサーバに送信する送信手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、データ管理装置、電力使用量計算システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力や火力など従来の発電に加えて、太陽光や風力などの再生可能なエネルギーを併用する際、電力の品質の安定化を図るために、次世代電力網(スマートグリッド)が構築されている。次世代電力網では、電力使用量を集計するスマートメータ(ＳＭと記載する)と、電気機器を管理するホームサーバとが各家庭や各事業所に設置される。ＳＭは、電力網を介してメータデータ管理システム(Meter  Data  Management  System,  MDMS)と通信する。ＭＤＭＳは、各家庭や各事業所のＳＭから一定の時間間隔で電力使用量を受信して記憶する。エネルギー管理システム(Energy  Management  System,  EMS)は、ＭＤＭＳに集まった複数の家庭や事業所の電力使用量に基づいて、各家庭や各事業所のＳＭやホームサーバに対して電力の使用を抑制するよう要求したり電力網に接続される蓄電池の充放電を制御したりするなどの電力制御を行う(例えば特許文献１)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１１２８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電力網に接続され、各種アプリケーションを実現させるアプリケーションサーバとして、例えば、プロバイダーが管理する課金サーバがある。このような課金サーバは、ＭＤＭＳに集まった各家庭や事業所の電力使用量に基づいて課金処理を行う。ＭＤＭＳは、ＳＭからの電力使用量の閲覧要求を受ける場合には、ＭＤＭＳが保持する情報を開示する。そのため、ＭＤＭＳは各家庭または事業所の電力使用量を記憶することが考えられる。しかしながら、ＭＤＭＳの記憶サーバの管理者や記憶サーバに侵入した不正なユーザが各家庭の電力使用量を見ることで、その家庭または事業所が在宅かどうかや活動の様子などを推測することができる。これは、プライバシーの侵害に繋がる。
【０００５】
本発明の一側面は、各メータで集計された各電力使用量についてプライバシーを保護しつつ、電力使用量の総量を計算可能なデータ管理装置、電力使用量計算システム及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態のデータ管理装置は、電気機器の電力使用量を集計する電力メータが複数接続され、エネルギー管理装置及びアプリケーションサーバが接続されるデータ管理装置であって、前記電力メータが集計した電力使用量、または前記アプリケーションサーバにより復号可能に暗号化された前記電力使用量である第１暗号文のうち少なくとも一方を、前記アプリケーションサーバにより復号可能に暗号化して、第２暗号文を計算する第１暗号化部と、複数の前記電力メータが各々集計した電力使用量を用いて、電力使用量の第１総量を計算する第１計算部と、前記第２暗号文を用いて、所定時間内に前記電力メータが集計した前記電力使用量の第２総量の暗号文を計算する第２計算部と、前記第１総量を前記エネルギー管理装置に送信し、前記第２総量の暗号文を前記アプリケーションサーバに送信する送信部とを備える。 
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施の形態の電力使用量計算システムの構成を例示する図。
【図２】図２は、ＳＭ１０２ａの機能的構成を例示する図。
【図３】図３は、ホームサーバ１０２ｂの機能的構成を例示する図。
【図４】図４は、ＭＤＭＳ１０１の機能的構成を例示する図。
【図５】図５は、ＥＭＳ１０３の機能的構成を例示する図。
【図６】図６は、課金サーバ１０４の機能的構成を例示する図。
【図７】図７は、電力使用総量計算処理の手順を示すフローチャート。
【図８】図８は、課金システム処理の手順を示すフローチャート。
【図９】図９は、閲覧要求処理の手順を示すフローチャート。
【図１０】図１０は、第２の実施の形態のＳＭ１０２ａの機能的構成を例示する図。
【図１１】図１１は、ＭＤＭＳ１０１の機能的構成を例示する図。
【図１２】図１２は、課金サーバ１０４の機能的構成を例示する図。
【図１３】図１３は、電力使用総量計算処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
ここで、まず、本実施の形態にかかる電力使用量計算システムの概要について説明する。電力使用量計算システムは、上述したＳＭに接続されるＭＤＭＳを備える。ＭＤＭＳは、保護すべきプライバシー情報に応じて、各家庭または事業所の電力使用量に基づき、アプリケーションの入力を復元するために必要な暗号文を計算して記憶する。これらの暗号文はプライバシー情報を特定できない情報であることが望ましい。例えば、単位時間における電力使用量がプライバシー情報に該当する場合には、単位時間ごとの電力使用量から暗号文を計算し、ＭＤＭＳが記憶する。あるいは、電力を使用する場所がプライバシー情報に該当する場合には、複数のＳＭが集計した電力使用量から複数の暗号文を計算し、ＭＤＭＳが記憶する。プライバシー情報とは個人または団体の嗜好や行動を特定する情報である。プライバシー情報には個人または団体自体を特定する情報も含まれる。また、プライバシー情報には、個人または団体自体は特定されなくとも、個人または団体の嗜好や行動の傾向を特定する情報も含まれる。単位時間における電力使用量がプライバシー情報に該当するか否かの判定は、予め行っておいても良いし、動的に行っても良い。また、単位時間における電力使用量や電力を使用する場所がプライバシー情報に該当しない場合においても、上記暗号文の計算やＭＤＭＳへの記憶を行っても良い。
【０００９】
例えば、電力使用量に比例して課金処理を行うアプリケーションは、各家庭または事業所の電力使用量の正確な値を入力とする。この場合には、ＭＤＭＳは暗号化した電力使用量を復元することなく、各家庭または事業所の電力使用の総和である総量（電力使用総量）の正確な値の暗号化の結果が得られるように、暗号化の方法として後述する準同型暗号を用い、その結果を記憶する。
【００１０】
以下で説明する実施の形態では、第１単位時間での各家庭での電力使用量を隠蔽し、第１単位時間での複数の家庭の電力使用量の総和である総量（第１電力使用総量という）を入力とするＥＭＳと、第２単位時間での各家庭での電力使用量の総和である総量（第２電力使用総量という）を入力とする課金サーバとをアプリケーションサーバに用いる例を説明する。尚、第１単位時間とは、ＥＭＳが電力網を制御する時間間隔を表し、例えば３０分などの時間間隔である。第２単位時間とは、基本的には課金サーバが課金処理を行う時間単位であり、通常１ヶ月である。また、各実施形態では各家庭での電力使用量を隠蔽しているが、各家庭に限らず、電力を使用するスマートメータの集計範囲（集計単位）での電力使用量を隠蔽できれば良く、その場合は、本明細書の「家庭」は「集計範囲（集計単位）」と読み替えることができる。
【００１１】
[第１の実施の形態]
図１は、本実施の形態にかかる電力使用量計算システムの構成を例示する図である。同図に示されるように、電力使用量計算システムは、メータデータ管理システム(ＭＤＭＳ)１０１と、家庭システム１０２と、エネルギー管理システム(ＥＭＳ)１０３と、課金サーバ１０４とがネットワーク等を介して接続される構成である。尚、図面の簡略化のため、家庭システム１０２は１つしか図示していないが、電力使用量計算システムには、複数の家庭システム１０２が接続され得る。ネットワーク等とは、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）、イントラネット、イーサネット（登録商標）又はインターネットなどである。ＭＤＭＳ１０１は、ネットワーク等を介して各家庭の電力使用量を収集して管理するシステムである。家庭システム１０２は、家庭に配設され、家庭で使用される電気機器の電力使用量を集計するシステムであり、スマートメータ(ＳＭ)１０２ａと、ホームサーバ１０２ｂと、電気機器１０２ｃと、電気機器１０２ｄとを有する。電気機器１０２ｃは、ホームサーバ１０２ｂに有線又は無線で接続される。ホームサーバ１０２ｂは、配下の電気機器１０２ｃの電力使用量の管理や、配下の電気機器１０２ｃの制御を行う。電気機器１０２ｄは、ＳＭ１０２ａに有線又は無線で接続される。ＳＭ１０２ａは、ホームサーバ１０２ｂを介して電気機器１０２ｃの電力使用量を取得して電気機器１０２ｄの電力使用量と併せて家庭システム１０２内の電力使用量を集計する。
【００１２】
尚、家庭システム１０２に対してこれを識別するための識別情報(家庭識別情報という)が付与されており、ホームサーバ１０２ｂ及びＳＭ１０２ａは、当該家庭システム１０２に付与された家庭識別情報を記憶しているものとする。また、ＭＤＭＳ１０１、ＥＭＳ１０３及び課金サーバ１０４は各々、電力使用量計算システムに接続される各家庭システム１０２の家庭識別情報を全て記憶しているものとする。
【００１３】
このような構成の電力使用量計算システムでは、ＭＤＭＳ１０１が、ＳＭ１０２ａが集計した電力使用量をホームサーバ１０２ｂにより復号可能に暗号化すると共に、ＳＭ１０２ａが集計した電力使用量を課金サーバ１０４により復号可能に暗号化することにより、２種類の暗号文を計算して記憶する。なお、ＳＭ１０２ａが集計した情報は、少なくとも家庭識別情報と電力使用量が対応付けられた情報であり、この対応付けられた情報を用いてＭＤＭＳ１０１は暗号文を計算する。ただし、家庭識別情報と電力使用量の他に更に情報が対応付けられていても良い。
【００１４】
ＭＤＭＳ１０１は、暗号文を復号することなく、アプリケーションの目的に応じた統合情報を計算する。ここで、統合情報とは、ＳＭ１０２ａが集計した電力使用量あるいはＭＤＭＳ１０１が計算した暗号文から計算される情報であり、個別の家庭あるいは事業所における電力使用量の総量（電力使用総量）やその暗号文などアプリケーションの入力を計算するための情報である。また、統合情報を計算するために用いる暗号文は、異なるＳＭ１０２ａが集計した電力使用量（あるいはその暗号文）を複数用いても良いし、異なる時間でＳＭ１０２ａが集計した電力使用量（あるいはその暗号文）を複数用いても良い。アプリケーションとは、例えば、後述するＥＭＳ１０３で実現される電力制御や、課金サーバ１０４で実現される課金処理や、その他のアプリケーションサーバ１０５で実現される各種機能である。ＭＤＭＳ１０１は、統合情報をそれぞれのアプリケーションサーバ１０５に送信する。その後、アプリケーションサーバ１０５は、受信した統合情報からアプリケーションの入力を復元し、アプリケーションの処理を行う。
【００１５】
次に、ＭＤＭＳ１０１、ＳＭ１０２ａ、ホームサーバ１０２ｂ、ＥＭＳ１０３及び課金サーバ１０４のハードウェア構成について説明する。ここでは課金サーバ１０４と同様に、ＥＭＳ１０３及びＭＤＭＳ１０１はサーバであるとする。ＭＤＭＳ１０１、ＥＭＳ１０３及び課金サーバ１０４は、装置全体の制御や基本演算を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の制御部と、各種データや各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶部と、各種データや各種プログラムを記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＣＤ（Compact Disk）ドライブ装置等の補助記憶部と、これらを接続するバスとを備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。また、ＭＤＭＳ１０１及びＥＭＳ１０３は、ネットワーク等を介して通信を行う通信Ｉ／Ｆ(Interface)を更に備える。ＳＭ１０２ａ及びホームサーバ１０２ｂは、装置全体を制御するＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の制御部と、各種データや各種プログラムを記憶するＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭ（Random  Access  Memory）等の主記憶部と、各種データや各種プログラムを記憶する不揮発性メモリ等の補助記憶部と、これらを接続するバスとを備えており、専用ハードウェアあるいは組み込み機器と同様の構成となっている。また、ＳＭ１０２ａ及びホームサーバ１０２ｂは、ネットワーク等を介して外部の機器と通信を行う通信Ｉ／Ｆ(Interface)を更に備える。更に、ホームサーバ１０２ｂには、電力使用量などの各種情報を表示する表示部と、ユーザの操作が入力される操作ボタンやキーボードなどの操作入力部とが接続される。
【００１６】
次に、このようなハードウェア構成において、ＭＤＭＳ１０１、ＳＭ１０２ａ、ホームサーバ１０２ｂ、ＥＭＳ１０３及び課金サーバ１０４のそれぞれにおいて実現される各種機能について説明する。まず、ＳＭ１０２ａにおいて実現される各種機能について説明する。図２は、ＳＭ１０２ａの機能的構成を例示する図である。ＳＭ１０２ａは、通信制御部１０２ａ１、制御部１０２ａ２、電力使用量記憶部１０２ａ３及び計測部１０２ａ４を有する。通信制御部１０２ａ１の機能は、ＳＭ１０２ａの有する通信Ｉ／Ｆと、ＳＭ１０２ａの有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。制御部１０２ａ２及び計測部１０２ａ４の各機能は、ＳＭ１０２ａの有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。電力使用量記憶部１０２ａ３は、ＳＭ１０２ａの有する例えば補助記憶部に確保される記憶領域である。
【００１７】
制御部１０２ａ２は、ＳＭ１０２ａ全体を制御する。通信制御部１０２ａ１は、ホームサーバ１０２ｂやＭＤＭＳ１０１などの他の機器との通信を制御する。計測部１０２ａ４は、電気機器１０２ｃ，１０２ｄの電力使用量z_{i,j}を第１単位時間毎に機械的に集計する。そして、計測部１０２ａ４は、集計した電力使用量を電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶させる。このとき、計測部１０２ａ４は、通信制御部１０２ａ１を介して電気機器１０２ｄに対する機器認証を行った後に、第１単位時間に少なくとも１度、電気機器１０２ｄが使用した電力使用量を電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶させると共に、後述するホームサーバ１０２ｂが管理する電気機器１０２ｃが使用した電力使用量を電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶させるなどして、電気機器１０２ｃ，１２０ｄの電力使用量を第１単位時間毎に集計するようにしても良い。尚、iは家庭システム１０２に対応するインデックスで、jは第１単位時間の順序（日付や時刻など）に対応するインデックスを表す。電力使用量記憶部１０２ａ３は、計測部１０２ａ４が集計した電力使用量を記憶する。
【００１８】
次に、ホームサーバ１０２ｂにおいて実現される各種機能について説明する。図３は、ホームサーバ１０２ｂの機能的構成を例示する図である。ホームサーバ１０２ｂは、通信制御部１０２ｂ１と、制御部１０２ｂ２と、復号部１０２ｂ３と、第１復号鍵記憶部１０２ｂ４と、表示制御部１０２ｂ５とを有する。通信制御部１０２ｂ１の機能は、ホームサーバ１０２ｂの有する通信Ｉ／Ｆと、ホームサーバ１０２ｂの有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。制御部１０２ｂ２、復号部１０２ｂ３及び表示制御部１０２ｂ５の各機能は、ホームサーバ１０２ｂの有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。第１復号鍵記憶部１０２ｂ４は、ホームサーバ１０２ｂの有する例えば補助記憶部に確保される記憶領域である。
【００１９】
通信制御部１０２ｂ１は、ＳＭ１０２ａやＭＤＭＳ１０１などの他の機器との通信を制御する。第１復号鍵記憶部１０２ｂ４は、後述のＭＤＭＳ１０１が家庭システム１０２毎の第１単位時間の電力使用量z_{i,j}の暗号化に用いた第１暗号化鍵ek_Hに対応する第１復号鍵dk_Hを記憶する。この第１復号鍵dk_Hにより、電力使用量z_{i,j}が第１暗号化鍵ek_Hにより暗号化された第１暗号文c_{1,i,j}が復号され得る。
【００２０】
尚、第１暗号化鍵ek_H及び第１復号鍵dk_Hはホームサーバ１０２ｂが生成しても良いし、ＭＤＭＳ１０１が生成しても良い。ＭＤＭＳ１０１が第１暗号化鍵ek_H及び第１復号鍵dk_Hを生成する場合には、ホームサーバ１０２ｂは、ＭＤＭＳ１０１から第１復号鍵dk_Hを受信してこれを第１復号鍵記憶部１０２ｂ４に記憶させる。あるいは、ホームサーバ１０２ｂとＭＤＭＳ１０１のどちらでもない機器が第１暗号化鍵ek_H及び第１復号鍵dk_Hを生成する場合には、ホームサーバ１０２ｂは、当該機器から第１復号鍵dk_Hを受信してこれを第１復号鍵記憶部１０２ｂ４に記憶させる。尚、公開鍵暗号方式においては、第１暗号化鍵ek_Hは公開鍵に相当し、第１復号鍵dk_Hは秘密鍵に相当する。
【００２１】
制御部１０２ｂ２は、ホームサーバ１０２ｂ全体を制御すると共に、配下の電気機器１０２ｃの電力使用量をＳＭ１０２ａに書き込む場合には、第１単位時間に少なくとも１度、電気機器１０２ｃの電力使用量を計測して、通信制御部１０２ｂ１を介してＳＭ１０２ａにアクセスして、その値をＳＭ１０２ａに記憶させる。また、制御部１０２ｂ２は、電力使用量の閲覧処理を制御する。これは例えば、操作入力部を介して入力される、電力使用量の閲覧を要求する操作入力に応じて行われる。閲覧処理の際には、まず、制御部１０２ｂ２は、電力使用量の閲覧を要求する閲覧要求コマンドを生成してこれをＭＤＭＳ１０１に対して通信制御部１０２ｂ１から送信させ、通信制御部１０２ｂ１を介してＭＤＭＳ１０１から、閲覧要求コマンドに応じた一つ以上の第１単位時間での電力使用量の第１暗号文c_{1,i,j}を受信する。尚、電力使用量の閲覧を希望する期間（閲覧希望期間という）あるいは閲覧希望期間に相当する第１単位時間jの値は予め決められていても良いし、操作入力部を介したユーザの操作入力によって指定されても良い。制御部１０２ｂ２は、家庭システム１０２に付与された家庭識別情報及び閲覧希望期間を指定した閲覧要求コマンドを生成する。そして、制御部１０２ｂ２は、通信制御部１０２ｂ１を介してＭＤＭＳ１０１から受信した第１暗号文c_{1,i,j}を復号部１０２ｂ３に復号させ、表示制御部１０２ｂ５を介して、復号部１０２ｂ３が復号した電力使用量z_{i,j}を表示部に表示させる。尚、閲覧処理における電力使用量の表示は、ホームサーバ１０２ｂに接続されている表示部を利用するようにしたが、家庭内システムに接続される出力端末（不図示）を利用しても良い。
【００２２】
復号部１０２ｂ３は、制御部１０２ｂ２の制御下、第１復号鍵記憶部１０２ｂ４に記憶された第１復号鍵dk_Hを用いて、通信制御部１０２ｂ１が受信した第１暗号文c_{1,i,j}を復号して、電力使用量z_{i,j}を復元する。表示制御部１０２ｂ５は、制御部１０２ｂ２の制御下、復号部１０２ｂ３が復元した電力使用量z_{i,j}を表示部に表示させることにより閲覧処理を行う。
【００２３】
次に、ＭＤＭＳ１０１において実現される各種機能について説明する。図４は、ＭＤＭＳ１０１の機能的構成を例示する図である。同図に示されるように、ＭＤＭＳ１０１は、通信制御部１０１ａ、制御部１０１ｂ、第１暗号化部１０１ｃ、第３暗号化部１０１ｄ、第１暗号化鍵記憶部１０１ｅ、第３暗号化鍵記憶部１０１ｆ及び補正部１０１ｇを有する。通信制御部１０１ａの機能は、ＭＤＭＳ１０１の有する通信Ｉ／Ｆと、ＭＤＭＳ１０１の有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。第１暗号化部１０１ｃ、第３暗号化部１０１ｄ及び補正部１０１ｇの各機能は、ＭＤＭＳ１０１の有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。第１暗号化鍵記憶部１０１ｅ及び第３暗号化鍵記憶部１０１ｆはそれぞれ、ＭＤＭＳ１０１の有する例えば補助記憶部に確保される記憶領域である。
【００２４】
通信制御部１０１ａは、ＳＭ１０２ａやＥＭＳ１０３や課金サーバ１０４やアプリケーションサーバ１０５などの他の機器との通信を制御する。通信制御部１０１ａは、特に、第１単位時間毎にＳＭ１０２ａにアクセスして、ＳＭ１０２ａの電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶されている電力使用量z_{i,j}を読み出すことによりＳＭ１０２ａから電力使用量z_{i,j}を受信したり、ホームサーバ１０２ｂから閲覧要求コマンドを受信したり、当該閲覧要求コマンドに応じて、後述の第１暗号化部１０１ｃが暗号化して補助記憶部に記憶させた電力使用量の暗号文をホームサーバ１０２ｂに送信したり、後述の制御部１０１ｂが計算した第１電力使用総量をＥＭＳ１０３に送信したり、課金システム処理の実行を指示する課金処理コマンドを課金サーバ１０４から受信したり、当該課金処理コマンドに応じて、後述の第３暗号化部１０１ｄが暗号化して補助記憶部に記憶させた第２単位時間の各家庭における第２電力使用総量の暗号文を課金サーバ１０４に送信したりする。
【００２５】
補正部１０１ｇは、通信制御部１０１ａを介してＳＭ１０２ａから読み出された電力使用量z_{i,j}に誤りがないかを検査し、必要に応じて、電力使用量z_{i,j}に対する補正量を計算して、当該補正量を用いて電力使用量z_{i,j}を補正する。例えば、補正部１０１ｇは、同一のＳＭ１０２ａから受信された電力使用量について複数の第１単位時間分の電力使用量を主記憶部に記憶させておき、これらを用いて、通信制御部１０１ａが今回受信した電力使用量z_{i,j}に誤りがないかを検査する。具体的な補正の方法については後述の動作欄で説明する。尚、補正が必要な場合には補正後の電力使用量を改めてz_{i,j}と表記する。制御部１０１ｂは、ＭＤＭＳ１０１全体を制御し、特に、複数の家庭システム１０２について補正部１０１ｇが補正した電力使用量z_{i,j}を第１単位時間毎に集計することにより、第１電力使用総量a_{1,j}=Σ_i z_{i,j}を計算する。尚、補正が不要の場合には、制御部１０１ｂは、複数の家庭システム１０２について通信制御部１０１ａが受信した電力使用量z_{i,j}を第１単位時間毎に集計することにより、第１電力使用総量a_{1,j}=Σ_i z_{i,j}を計算する。
【００２６】
第１暗号化鍵記憶部１０１ｅは、後述の第１暗号化部１０１ｃが電力使用量の暗号化に用いる第１暗号化鍵ek_Hを記憶する。尚、上述したように、第１暗号化鍵ek_H及び第１復号鍵dk_HをＭＤＭＳ１０１が生成する場合には、ＭＤＭＳ１０１は、生成した第１暗号化鍵ek_Hを第１暗号化鍵記憶部１０１ｅに記憶させ、第１復号鍵dk_Hをホームサーバ１０２ｂに送信した後、第１復号鍵dk_HをＭＤＭＳ１０１から削除する。第１暗号化鍵ek_H及び第１復号鍵dk_Hをホームサーバ１０２ｂが生成する場合には、ＭＤＭＳ１０１は第１暗号化鍵ek_Hをホームサーバ１０２ｂから受信してこれを第１暗号化鍵記憶部１０１ｅに記憶させる。
【００２７】
第３暗号化鍵記憶部１０１ｆは、後述の第３暗号化部１０１ｄが第２電力使用総量の暗号化に用いる第３暗号化鍵ek_Pを記憶する。尚、第３暗号化鍵ek_P及び当該第３暗号化鍵に対応する第３復号鍵dk_PはＭＤＭＳ１０１が生成しても良いし、課金サーバ１０４が生成しても良い。第３暗号化鍵ek_P及び第３復号鍵dk_PをＭＤＭＳ１０１が生成する場合には、ＭＤＭＳ１０１は、第３復号鍵dk_Pを第３暗号化鍵記憶部１０１ｆに記憶させ、第３復号鍵dk_Pをホームサーバ１０２ｂに送信した後、第３復号鍵dk_PをＭＤＭＳ１０１から削除する。第３暗号化鍵ek_P及び第３復号鍵dk_Pを課金サーバ１０４が生成する場合には、ＭＤＭＳ１０１０は第３暗号化鍵ek_Pを課金サーバ１０４から受信して第３暗号化鍵記憶部１０１ｆに記憶させる。あるいは、課金サーバ１０４とＭＤＭＳ１０１のどちらでもない機器が第３暗号化鍵ek_P及び第３復号鍵dk_Pを生成するようにしても良く、この場合、ＭＤＭＳ１０１は第３暗号化鍵ek_Pを当該機器から受信してこれを第３暗号化鍵記憶部１０１ｆに記憶させる。
【００２８】
第１暗号化部１０１ｃは、通信制御部１０１ａが受信した電力使用量z_{i,j}又は補正部１０１ｇが補正した電力使用量z_{i,j}を、第１暗号化鍵記憶部１０１ｅに記憶された第１暗号化鍵ek_Hを用いて暗号化して、第１暗号文「c_{1,i,j}=Enc_H(ek_H,z_{i,j})」を計算する。そして、第１暗号化部１０１ｃは、第１暗号文c_{1,i,j}を例えば補助記憶部に記憶させる。
【００２９】
第３暗号化部１０１ｄは、通信制御部１０１ａが受信した電力使用量z_{i,j}又は補正部１０１ｇが補正した電力使用量z_{i,j}を第３暗号化鍵記憶部１０１ｆに記憶された第３暗号化鍵ek_Pを用いて暗号化して、第３暗号文「c_{3,i,j}=Enc_P(ek_P,z_{i,j})」を計算する。ここで、第３暗号化部１０１ｄが第３暗号化鍵ek_Pを用いて行う暗号化は、準同型である。
【００３０】
データdを第３暗号化鍵ek_Pで暗号化する暗号化Enc_P(ek_P,d)が準同型であるとは、データdとd’について、Enc_P(ek_P,d)*Enc_P(ek_P,d’)=Enc_P(ek_P,d+d’)を満たすことをいう。+は算術加算を表し、*は適切な演算子を表す。例えば、このような暗号化の方法としては十分に大きな基数を用いるシーザー暗号や以下の参考文献１に記載された暗号化などがあり、*はそれぞれ、剰余環での加算および剰余乗算を表す。シーザー暗号を用いる場合には、平文dに第３暗号化鍵ek_Pを剰余加算しても良いし、第３暗号化鍵ek_Pに基づいて決定されるセッション鍵sk_Pを剰余加算しても良い。セッション鍵sk_Pは、例えば第３暗号化鍵ek_Pと集計時刻（日付や時間だけでなく、何度目の集計であるかをあらわすインデックスなどでも良い）を入力として、SHA-256などのハッシュ関数などで計算される値を用いても良い。
（参考文献１）Pascal Paillier, Public-Key Cryptosystems Based on Composite Degree Residuosity Classes, EUROCRYPT 1999, pp223-238
【００３１】
そして、第３暗号化部１０１ｄは、第３暗号文c_{3,i,j}を用いて第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を計算し、具体的には、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を「ea_{2,i}*c_{3,i,j}」に更新して、これを例えば補助記憶部に記憶させる。ここで、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}は、第２単位時間毎にEnc_P(ek_P,0)で初期化され、第３暗号文c_{3,i,j}を乗算した後はea_{2,i}=Enc_P(ek_P,Σ_j z_{i,j})を満たす値となる。このようにして、第３暗号化部１０１ｄは、各家庭システム１０２について第２単位時間における第２電力使用総量の暗号文を計算する。
【００３２】
次に、ＥＭＳ１０３において実現される各種機能について説明する。図５は、ＥＭＳ１０３の機能的構成を例示する図である。同図に示されるように、ＥＭＳ１０３は、通信制御部１０３ａ、制御部１０３ｂ及び電力制御判定部１０３ｃを有する。通信制御部１０３ａの機能は、ＥＭＳ１０３の有する通信Ｉ／Ｆと、ＥＭＳ１０３の有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。制御部１０３ｂ及び電力制御判定部１０３ｃの各機能は、ＥＭＳ１０３の有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。
【００３３】
通信制御部１０３ａは、ＭＤＭＳ１０１などの他の機器との通信を制御する。通信制御部１０３ａは、特に、第１単位時間における第１電力使用総量a_{1,j}をＭＤＭＳ１０１から受信したり、後述の制御部１０３ｂの制御の下、ＳＭ１０２ａやホームサーバ１０２ｂに対して電力の使用を制御するための電力制御コマンドを送信したりする。制御部１０３ｂは、ＥＭＳ１０３全体を制御する。電力制御判定部１０３ｃは、通信制御部１０３ａが受信した第１単位時間における第１電力使用総量に基づいて、電力制御を行うか否かを判定する。電力制御とは、例えば、電力使用総量が上限閾値を超えている場合には、各家庭での電力の使用を抑制させるようにしたり、電力使用総量が下限閾値を下回っている場合には、蓄電池に充電したりすることである。電力制御判定部１０３ｃは、各家庭での電力の使用を抑制する電力制御を行なうと判定した場合には、電力の使用の抑制を要求する電力制御コマンドを通信制御部１０３ａからＳＭ１０２ａやホームサーバ１０２ｂに送信させる。
【００３４】
次に、課金サーバ１０４において実現される各種機能について説明する。図６は、課金サーバ１０４の機能的構成を例示する図である。同図に示されるように、課金サーバ１０４は、通信制御部１０４ａ、制御部１０４ｂ、復号部１０４ｃ、第３復号鍵記憶部１０４ｄ及び課金処理部１０４ｅを有する。通信制御部１０４ａの機能は、課金サーバ１０４の有する通信Ｉ／Ｆと、課金サーバ１０４の有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。制御部１０４ｂ、復号部１０４ｃ及び課金処理部１０４ｅの各機能は、課金サーバ１０４の有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。第３復号鍵記憶部１０４ｄは、課金サーバ１０４の有する例えば補助記憶部に確保される記憶領域である。
【００３５】
通信制御部１０４ａは、ＭＤＭＳ１０１などの他の機器との通信を制御する。通信制御部１０４ａは、特に、制御部１０４ｂの制御の下、第２単位時間毎にＭＤＭＳ１０１に対して課金システム処理の実行を指示する課金処理コマンドを送信したり、第２単位時間での各家庭の第２電力使用総量が暗号化された暗号文をＭＤＭＳ１０１から受信したりする。第３復号鍵記憶部１０４ｄは、上述したＭＤＭＳ１０１が第２電力使用総量の暗号化に用いた第３暗号化鍵ek_Pに対応する第３復号鍵dk_Pを記憶する。
【００３６】
尚、上述したように第３暗号化鍵ek_P及び第３復号鍵dk_Pを課金サーバ１０４が生成する場合には、課金サーバ１０４は、第３復号鍵dk_Pを第３復号鍵記憶部１０４ｄに記憶させ、第３暗号化鍵ek_PをＭＤＭＳ１０１に送信する。第３暗号化鍵ek_P及び第３復号鍵dk_PをＭＤＭＳ１０１が生成する場合には、課金サーバ１０４は、第３復号鍵dk_PをＭＤＭＳ１０１から受信してこれを第３復号鍵記憶部１０４ｄに記憶させる。また、課金サーバ１０４とＭＤＭＳ１０１のどちらでもない機器が第３暗号化鍵ek_P及び第３復号鍵dk_Pを生成した場合、課金サーバ１０４は、第３復号鍵dk_Pを当該機器から受信してこれを第３復号鍵記憶部１０４ｄに記憶させる。
【００３７】
制御部１０４ｂは、課金サーバ１０４全体を制御し、第２単位時間毎にＭＤＭＳ１０１に対して課金処理コマンドを通信制御部１０４ａから送信させ、通信制御部１０４ａを介して、第２単位時間での各家庭の第２電力使用総量が暗号化された暗号文を受信する。復号部１０４ｃは、通信制御部１０４ａが受信した第２電力使用総量の暗号文を第３復号鍵記憶部１０４ｄに記憶された第３復号鍵dk_Pを用いて復号することにより、第２単位時間における家庭システム１０２の第２電力使用総量を復元する。課金処理部１０４ｅは、復号部１０４ｃが復元した第２単位時間における家庭システムの第２電力使用総量に基づいて課金処理を行う。
【００３８】
次に、本実施の形態にかかる電力使用量計算システムの行う処理の手順について説明する。まず、電力使用総量計算処理の手順について図７を用いて説明する。ホームサーバ１０２ｂは、自身に接続された電気機器１０２ｃの電力使用量を第１単位時間に少なくとも１度ＳＭ１０２ａに書き込む（ステップＳ１）。電気機器１０２ｄも同様に、自身の電力使用量を第１単位時間に少なくとも１度ＳＭ１０２ａに書き込む。ＳＭ１０２ａは、書き込まれた電気機器１０２ｃ，１０２ｄの電力使用量z_{i,j}を第１単位時間毎に集計して電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶させる(ステップＳ２)。ＳＭ１０２ａが機械的に電力使用量を計測する場合には、ステップＳ１は省略され、ステップＳ２でＳＭ１０２ａは機械的に計測した電力使用量を集計する。
【００３９】
ＭＤＭＳ１０１は、ＳＭ１０２ａの電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶された電力使用量z_{i,j}を第１単位時間に少なくとも一度読み出して記憶する(ステップＳ３)。このとき、ＭＤＭＳ１０１は、家庭システム１０２に付与された家庭識別情報もＳＭ１０２ａから読み出し、電力使用量z_{i,j}と対応付けて例えば主記憶部に記憶させる。その後、ＭＤＭＳ１０１は、家庭システム１０２毎に電力使用量z_{i,j}に誤りがないかを検査し、必要に応じて、電力使用量z_{i,j}に対する補正量を計算して、当該補正量を用いて電力使用量z_{i,j}を補正する（ステップＳ４）。例えば、ＭＤＭＳ１０１は、同一家庭システム１０２の複数のj’についての電力使用量z_{i,j’}を用いて、電力使用量z_{i,j}の誤りを検出して補正する。尚、ＳＭ１０２ａから読み出した電力使用量z_{i,j}の誤り検出と補正を行うために、「ｊ’>j」となる電力使用量z_{i,j’}を用いることも可能である。例えば、ＳＭ１０２ａから第１単位時間「j-1」のタイミングで読み出した電力使用量z_{i,j-1}とＳＭ１０２ａから第１単位時間「j+1」のタイミングで読み出した電力使用量z_{i,j+1}を用いて以下の手順で、ＳＭ１０２ａから第１単位時間jのタイミングで読み出した電力使用量z_{i,j}の誤り検出と補正とを行うことができる。ＭＤＭＳ１０１は、第１単位時間が経過する毎にＳＭ１０２ａからz_{i,j-1}，z_{i,j}，z_{i,j+1}を読み出す。その後、ＭＤＭＳ１０１は、予め定められた閾値thに対してz_{i,j}が「{(z_{i,j-1}+z_{i,j+1})/2}±th」の範囲に入るか否かを検査し、範囲に入っていれば正常値として扱い、入っていなければ誤りがあるとして電力使用量z_{i,j}を「(z_{i,j-1}+z_{i,j+1})/2」に補正する。電力使用量z_{i,j}の誤り検出と補正を行うために「ｊ’>j」となる電力使用量z_{i,j’}を用いる場合には、ステップＳ４以降の処理はＳＭ１０２ａから電力使用量z{i,j’}を読み出して電力使用量z_{i,j}の誤り検出と補正を行った後に実行されても良い。電力制御など即時性が求められる一部の処理は、電力使用量z_{i,j}の誤り検出と補正を行わずに実行されても良い。
【００４０】
そして、ＭＤＭＳ１０１は、第１暗号化鍵記憶部１０１ｅに記憶された第１暗号化鍵ek_Hを用いて電力使用量z_{i,j}を暗号化して第１暗号文c_{1,i,j}=Enc_H(ek_H,z_{i,j})を計算し、これを家庭識別情報と共に例えば補助記憶部に記憶させる（ステップＳ５）。更に、ＭＤＭＳ１０１は、第３暗号化鍵記憶部１０１ｆに記憶された第３暗号化鍵ek_Pを用いて電力使用量z_{i,j}を暗号化して第３暗号文「c_{3,i,j}=Enc_P(ek_P,z_{i,j})」を計算し、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を「ea_{2,i}*c_{3,i,j}」に更新してこれを補助記憶部に記憶させる（ステップＳ６）。
【００４１】
また、ＭＤＭＳ１０１は、複数の家庭システム１０２の電力使用量z_{i,j}を集計することにより第１電力使用総量「a_{1,j}=Σ_i z_{i,j}」を計算し、第１電力使用総量a_{1,j}をＥＭＳ１０３に送信する（ステップＳ７）。尚、以上のステップＳ５〜Ｓ７をいずれの順番で実行されても良い。更に、ステップＳ５，Ｓ６，Ｓ７が実行され、以後の誤り検出と補正に電力使用量ｚ_{i,j}が用いられることがなければ、ＭＤＭＳ１０１は電力使用量ｚ_{i,j}を主記憶部から削除しても良い。
【００４２】
ＥＭＳ１０３は、第１単位時間毎に、ＭＤＭＳ１０１から送信された第１電力使用総量a_{1,j}を受信して例えば主記憶部に記憶する（ステップＳ８）。その後、ＥＭＳ１０３は第１電力使用総量a_{1,j}に基づいて電力制御を行う(ステップＳ９)。ステップＳ９の後、ＥＭＳ１０３は、第１電力使用総量a_{1,j}を主記憶部から削除しても良い。
【００４３】
次に、電力使用量計算システムの行う課金システム処理の手順について説明する。上述の図７を用いて説明した電力使用総量計算処理が実行されると、ＭＤＭＳ１０１は各家庭の第２電力使用総量の暗号文「ea_{2,i}=Enc_P(ek_P,Σ_{j=1}^m z_{i,j})」を家庭識別情報と対応付けて記憶している。第２単位時間毎に課金サーバ１０４はこの暗号文から各家庭の第２電力使用総量を復元して課金処理を行う。この課金処理を含む課金システム処理の手順について図８を用いて説明する。まず、課金サーバ１０４は、第２単位時間毎に、ＭＤＭＳ１０１に対して課金システム処理の実行を指示する課金処理コマンドを送信する(ステップＳ１０)。課金処理コマンドでは、課金処理の対象となる第２単位時間と、家庭識別情報とが指定される。尚、課金処理コマンドの送信は、課金サーバ１０４からではなく、ＭＤＭＳ１０１から課金サーバ１０４に対して送信されるようにしても良い。
【００４４】
ＭＤＭＳ１０１は、課金処理コマンドを受信すると、指定された家庭識別情報に対応した第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を補助記憶部から読み出して送信する(ステップＳ１１)。尚、ＭＤＭＳ１０１は、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を送信して所定の時間が経過した後、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を補助記憶部から削除しても良い。ここで、所定の時間とは、課金サーバ１０４から第２電力使用総量の再送を受け付ける可能性がある期間であり、例えば３ヶ月などである。
【００４５】
課金サーバ１０４は、ＭＤＭＳ１０１から送信された家庭毎の第２単位時間における第２電力使用総量の暗号文「ea_{2,i}=Enc_P(ek_P,Σ_{j=1}^m z_{i,j})」を受信してこれを主記憶部に記憶させる(ステップＳ１２)。課金サーバ１０４は、第３復号鍵記憶部１０４ｄに記憶されている第３復号鍵dk_Pを用いて、ステップＳ１２で受信した暗号文を復号して、家庭毎の第２単位時間における第２電力使用総量「a_{2,i}=Σ_{j=1}^m z_{i,j}=Dec_P(dk_P,ea_{2,i})」を復元してこれを主記憶部に記憶させる（ステップＳ１３）。課金サーバ１０４は、ステップＳ１３で復元した第２電力使用総量に基づいて、各家庭に対する課金処理を行う(ステップＳ１４)。課金サーバ１０４は、ステップＳ１４の後、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}や復元した第２電力使用総量a_{2,i}を主記憶部から削除しても良い。
【００４６】
次に、電力使用量計算システムが行う閲覧要求処理の手順について説明する。上述の図７を用いて説明した電力使用総量計算処理が実行されると、ＭＤＭＳ１０１が各家庭の一つ以上の第１単位時間における電力使用量の第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,n}を家庭識別情報と対応付けて記憶している。この電力使用量の閲覧を家庭システム１０２がＭＤＭＳ１０１に対して要求する閲覧要求処理の手順について図９を用いて説明する。家庭システム１０２のホームサーバ１０２ｂは、電力使用量の閲覧を要求する閲覧要求コマンドReq_iをＭＤＭＳ１０１に送信する（ステップＳ２０）。
【００４７】
ＭＤＭＳ１０１は、閲覧要求コマンドReq_iを受信すると(ステップＳ２１)、閲覧要求コマンドReq_iによって指定された家庭識別情報に対応して記憶している第１暗号文のうち閲覧要求期間内の各第１単位時間に対応する第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l}を読み出して、これらをホームサーバ１０２ｂに送信する(ステップＳ２２)。
【００４８】
ホームサーバ１０２ｂは、ＭＤＭＳ１０１から送信された第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l}を受信してこれを主記憶部に記憶させる（ステップＳ２３）。ホームサーバ１０２ｂは、第１復号鍵記憶部１０２ｂ４に記憶された第１復号鍵dk_Hを用いて、ステップＳ２２で受信した第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l}を復号して、電力使用量「z_{i,1}=Dec_H(dk_H,c_{1,i,1}), z_{i,2}=Dec(dk_H,c_{1,i,2}),…, z_{i,l}=Dec_H(dk_h,c_{1,i,l})」を復元してこれを主記憶部に記憶させる(ステップＳ２３)。ホームサーバ１０２ｂは、ステップＳ２３で復元した電力使用量を表示部に表示させるなどの閲覧処理を行った後（ステップＳ２４）、閲覧要求処理を終了する。尚、ホームサーバ１０２ｂは、ステップＳ２４の後、第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l}や電力使用量z_{i,1}, z_{i,2},…, z_{i,l}を主記憶部から削除しても良い。
【００４９】
以上のように、本実施の形態においては、家庭毎の各第１単位時間における電力使用量はＭＤＭＳ１０１によって第１暗号化鍵と第３暗号化鍵とのそれぞれで暗号化されて記憶される。第１暗号化鍵に対応する第１復号鍵及び第３暗号化鍵に対応する第３復号鍵がＭＤＭＳ１０１に記憶されていないとき、ＭＤＭＳ１０１の管理者及びＭＤＭＳ１０１に侵入した不正なユーザに対しても、各家庭の電力使用量が漏洩することはない。即ち、ＭＤＭＳ１０１の管理者及びＭＤＭＳ１０１に侵入した不正なユーザが家庭毎の各第１単位時間での電力使用量を見ることができず、時間に応じて在宅しているか否かや活動の様子などを推測することができないため、各家庭のプライバシーを保護することができる。
【００５０】
また、本実施の形態においては、アプリケーションサーバとして第１単位時間における複数の家庭での電力使用総量を用いて電力制御を行うＥＭＳ１０３を用いた。本実施の形態においては、ＭＤＭＳ１０１が家庭毎の第１単位時間における電力使用量から複数の家庭での第１単位時間における電力使用量の総量（第１電力使用総量）を計算し、その結果をＥＭＳ１０３に送信する。その結果、ＥＭＳ１０３は、複数の家庭での第１単位時間における電力使用総量を知ることはできるが、家庭毎の各第１単位時間における電力使用量を各々計算することはできないため、各家庭のプライバシーを保護することができる。
【００５１】
また、アプリケーションサーバとして第２単位時間における家庭毎の電力使用総量（第２電力使用総量）を用いて家庭毎の課金処理を行う課金サーバ１０４を用いた。本実施の形態においては、ＭＤＭＳ１０１が家庭毎の各第１単位時間における電力使用量から家庭毎の第２単位時間における第２電力使用総量の暗号文を計算し、その結果を課金サーバ１０４に送信する。その結果、課金サーバ１０４は家庭毎の第２単位時間における第２電力使用総量を復元することはできるが、家庭毎の各第１単位時間における電力使用量を計算することはできないため、各家庭のプライバシーを保護することができる。
【００５２】
[第２の実施の形態]
次に、データ管理装置、電力使用量計算システム及びプログラムの第２の実施の形態について説明する。なお、上述の第１の実施の形態と共通する部分については、同一の符号を使用して説明したり、説明を省略したりする。
【００５３】
本実施の形態においては、ＳＭ１０２ａが集計した電力使用量を課金サーバ１０４により復号可能に暗号化して、電力使用量の第４暗号文を計算する。ＭＤＭＳ１０１は、ＳＭ１０２ａから電力使用量と共に電力使用量の第４暗号文を読み出し、電力使用量を適宜補正すると共に、第４暗号文を適宜補正する。そして、ＭＤＭＳ１０１は、適宜補正した電力使用量をホームサーバ１０２ｂにより復号可能に暗号化してこれを記憶する。また、ＭＤＭＳ１０１は、適宜補正した第４暗号文を課金サーバ１０４により復号可能に暗号化して電力使用量の第５暗号文を計算してこれを用いて家庭毎の第２単位時間における第２電力使用総量の暗号文を計算して、これを課金処理コマンドに応じて課金サーバ１０４に送信する。
【００５４】
図１０は、ＳＭ１０２ａの機能的構成を例示する図である。ＳＭ１０２ａは、図２に示した構成に加え、第４暗号化部１０２ａ５及び第４暗号化鍵記憶部１０２ａ６を有する。第４暗号化部１０２ａ５の機能は、ＳＭ１０２ａの有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。第４暗号化鍵記憶部１０２ａ６は、ＳＭ１０２ａの有する例えば補助記憶部に確保される記憶領域である。
【００５５】
第４暗号化鍵記憶部１０２ａ６は、後述の第４暗号化部１０２ａ５が第１単位時間の電力使用量z_{i,j}の暗号化に用いる第４暗号化鍵ek_{HP}を記憶する。第４暗号化鍵ek_{HP}に対応する第４復号鍵dk_{HP}は後述する課金サーバ１０４に記憶される。第４暗号化鍵ek_{HP}及び第４復号鍵dk_{HP}は、ＳＭ１０２ａと課金サーバ１０４との間で、ＭＤＭＳ１０１を仲介する通信路での暗号通信に用いる情報である。これらの各鍵は、ＳＭ１０２ａと課金サーバ１０４のどちらか、あるいはどちらでもない機器が生成しても良く、ＳＭ１０２ａ以外が第４暗号化鍵ek_{HP}を生成する場合には、これはＳＭ１０２ａに送信されて第４暗号化鍵記憶部１０２ａ６に記憶される。
【００５６】
第４暗号化部１０２ａ５は、第４暗号化鍵記憶部１０２ａ６に記憶された第４暗号化鍵ek_{HP}を用いて、計測部１０２ａ４が集計して電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶された第１単位時間における電力使用量を暗号化して、第４暗号文「c_{4,i,j}=Enc_{HP}(ek_{HP}, z_{i,j})」を計算してこれを電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶させる。ここで、第４暗号化部１０２ａ５が第４暗号化鍵ek_{HP}を用いて行う暗号化は、後述するＭＤＭＳ１０１の第３暗号化部１０１ｄの行う暗号化との合成処理が準同型である。この詳細については後述する。ＳＭ１０２ａについてその他の構成は第１の実施の形態と略同様である。
【００５７】
図１１は、ＭＤＭＳ１０１の機能的構成を例示する図である。ＭＤＭＳ１０１は、図４に示した構成に加え、暗号化補正部１０１ｈを有する。暗号化補正部１０１ｈの機能は、ＭＤＭＳ１０１の有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。尚、本実施の形態における制御部１０１ｂは、通信制御部１０１ａを介してＳＭ１０２ａにアクセスして、ＳＭ１０２ａの電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶された電力使用量z_{i,j}及び第４暗号文c_{4,i,j}を読み出すことにより、ＳＭ１０２ａから電力使用量z_{i,j}及び第４暗号文c_{4,i,j}を受信する。
【００５８】
暗号化補正部１０１ｈは、通信制御部１０１ａが受信した電力使用量z_{i,j}に対して補正部１０１ｇが計算した補正量を用いて、通信制御部１０１ａが受信した第４暗号文c_{4,i,j}を補正する。
【００５９】
第３暗号化部１０１ｄは、補正部１０１ｇが補正した第４暗号文c_{4,i,j}を、第３暗号化鍵記憶部１０１ｆに記憶された第３暗号化鍵ek_Pを用いて暗号化して、第５暗号文「c_{5,i,j}=Enc_P(ek_P, c_{4,i,j})」を計算してこれを補助記憶部に記憶させる。補正が不要の場合は、第３暗号化部１０１ｄは、通信制御部１０１ａが受信した第４暗号文c_{4,i,j}を第３暗号化鍵記憶部１０１ｆに記憶された第３暗号化鍵ek_Pを用いて暗号化して、第５暗号文「c_{5,i,j}=Enc_P(ek_P, c_{4,i,j})」を計算してこれを補助記憶部に記憶させる。ここで、第３暗号化部１０１ｄが第３暗号化鍵ek_Pを用いて行う暗号化は、上述したように、ＳＭ１０２ａの第４暗号化部１０２ａ５が第４暗号化鍵ek_{HP}を用いて行う暗号化との合成処理が準同型である。
【００６０】
この合成処理が準同型である例としては、第４暗号化鍵ek_{HP}を用いた暗号化Enc_{HP}と、第３暗号化鍵ek_Pを用いた暗号化Enc_Pとが以下の関係を満たすものがある。
Enc_P(ek_P,Enc_{HP}{ek_{HP,d}})* Enc_P(ek_P,Enc_{HP}{ek_{HP,d’}})= Enc_P(ek_P,Enc_{HP}{ek_{HP,d+d’}})。
このような関係をみたす暗号化Enc_P,Enc_{HP}として、上述の参考文献１に示される処理及びシーザー暗号をそれぞれ用いる、あるいは、暗号化Enc_P,Enc_{HP}として共にシーザー暗号（ただしそれぞれの剰余加算では同一の法を用いる）を用いることができる。
【００６１】
そして、第３暗号化部１０１ｄは、第５暗号文c_{5,i,j}を用いて第２電力使用総量の暗号文a_{2,i}を計算し、具体的には、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を「ea_{2,i}*c_{5,i,j}」に更新して、これを例えば補助記憶部に記憶させる。ここで、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}は、第２単位時間毎にEnc_P(ek_P,0)で初期化され、第５暗号文c_{5,i,j}を乗算した後はea_{2,i}=Enc_P(ek_P,Σ_j c_{5,i,j})を満たす値となる。
【００６２】
通信制御部１０１ａは、課金処理コマンドに応じて、第３暗号化部１０１ｄが暗号化して補助記憶部に記憶させた第２単位時間の各家庭における第２電力使用総量の暗号文を課金サーバ１０４に送信する。ＭＤＭＳ１０１についてその他の構成は第１の実施の形態と略同様である。
【００６３】
図１２は、課金サーバ１０４の機能的構成を例示する図である。課金サーバ１０４は、図６に示した構成に加え、第４復号部１０４ｆ及び第４復号鍵記憶部１０４ｇを有する。第４復号部１０４ｆの機能は、課金サーバ１０４の有するＣＰＵが主記憶部や補助記憶部に記憶された各種プログラムを実行することにより実現される。第４復号鍵記憶部１０４ｇは、課金サーバ１０４の有する例えば補助記憶部に確保される記憶領域である。
【００６４】
復号部１０４ｃは、通信制御部１０４ａが受信した暗号文を第３復号鍵記憶部１０４ｄに記憶された第３復号鍵dk_Pを用いて復号する。第４復号鍵記憶部１０４ｇは、上述した第４復号鍵dk_{HP}を記憶する。第４復号鍵dk_{HP}は、上述したように、ＳＭ１０２ａと課金サーバ１０４のどちらか、あるいはどちらでもない機器により生成され得るが、課金サーバ１０４が第４暗号化鍵ek_{HP}を生成する場合にはこれは課金サーバ１０４に送信されて第４復号鍵記憶部１０４ｇに記憶される。第４復号部１０４ｆは、第４復号鍵を用いて復号部１０４ｃの復号結果を復号することにより、第２単位時間における家庭システムの第２電力使用総量を復元する。課金サーバ１０４についてその他の構成は第１の実施の形態と略同様である。
【００６５】
次に、本実施の形態にかかる電力使用量計算システムの行う処理の手順について説明する。まず、電力使用総量計算処理の手順について図１３を用いて説明する。ステップＳ１〜Ｓ２は上述の第１の実施の形態と同様である。ステップＳ３０では、ＳＭ１０２ａは、第４暗号化鍵記憶部１０２ａ６に記憶された第４暗号化鍵ek_{HP}を用いて、ステップＳ２で集計した電力使用量z_{i,j}を暗号化して、第４暗号文「c_{4,i,j}=Enc_{HP}(ek_{HP}, z_{i,j})」を計算し、これを電力使用量z_{i,j}と共に電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶させる。
【００６６】
ステップＳ３１では、ＭＤＭＳ１０１は、ＳＭ１０２ａの電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶された電力使用量z_{i,j}及び第４暗号文c_{4,i,j}を第１単位時間に少なくとも一度読み出して記憶する。このとき、ＭＤＭＳ１０１は、家庭システム１０２に付与された家庭識別情報もＳＭ１０２ａから読み出し、電力使用量z_{i,j}と第４暗号文c_{4,i,j}と対応付けられて例えば主記憶部に記憶される。ステップＳ４は第１の実施の形態と同様である。ステップＳ３２では、ＭＤＭＳ１０１は、ステップＳ４で計算した補正量を用いて、第４暗号文c_{4,i,j}を適宜補正する。第４暗号化鍵ek_{HP}を用いた暗号化Enc_{HP}としてシーザー暗号を用いる場合には、ＭＤＭＳ１０１は、第４暗号文c_{4,i,j}に補正量z’{i,j}を剰余加算すれば良い。
【００６７】
ステップＳ５は第１の実施の形態と同様である。ステップＳ３３では、ＭＤＭＳ１０１は、第３暗号化鍵記憶部１０１ｆに記憶された第３暗号化鍵ek_Pを用いて第４暗号文c_{4,i,j}を暗号化して第５暗号文c_{5,i,j}=Enc_P(ek_P,c_{4,i,j})を計算し、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を「ea_{2,i}*c_{5,i,j}」に更新してこれを補助記憶部に記憶させる。ステップＳ７〜Ｓ９は第１の実施の形態と同様である。尚、以上のステップＳ５，Ｓ３３，Ｓ７をいずれの順番で実行されても良い。更に、ステップＳ５，Ｓ３３，Ｓ７が実行され、以後の誤り検出と補正に電力使用量z_{i,j}が用いられることがなければ、ＭＤＭＳ１０１は電力使用量z_{i,j}を主記憶部から削除しても良い。
【００６８】
次に、電力使用量計算システムの行う課金システム処理の手順について説明する。上述の図１３を用いて説明した電力使用総量計算処理が実行されると、ＭＤＭＳ１０１は各家庭の第２電力使用総量の暗号文「ea_{2,i}=Enc_P(ek_P,Σ_{j=1}^m c_{4,i,j})」を家庭識別情報と対応付けて記憶している。第２単位時間毎に課金サーバ１０４はこの暗号文から各家庭の第２電力使用総量を復元して課金処理を行う。この課金処理を含む課金システム処理の手順について説明する。この手順自体は図８に示したものと略同様であるためその図示を省略する。ステップＳ１０〜Ｓ１２は第１の実施の形態と同様である。
【００６９】
ステップＳ１３では、課金サーバ１０４は、第３復号鍵記憶部１０４ｄに記憶されている第３復号鍵dk_Pを用いて、ステップＳ１２で受信した第２電力使用総量の暗号文を復号し、その復号結果を、第４復号鍵記憶部１０４ｇに記憶されている第４復号鍵dk_{HP}を用いて復号することにより、各家庭の第２単位時間における第２電力使用総量「a_{2,i}=Σ_{j=1}^m z_{i,j}=Dec_{HP}(dk_{HP},Dec_P(dk_P,ea_{2,i}))」を復元してこれを主記憶部に記憶させる。ステップＳ１４は第１の実施の形態と同様である。
【００７０】
電力使用量計算システムが行う閲覧要求処理の手順は、第１の実施の形態と同様であるため、その説明を省略する。
【００７１】
本実施の形態においては、各家庭の第１単位時間における電力使用量は、ＳＭ１０２ａによって第４暗号化鍵で暗号化される。また、ＭＤＭＳ１０１では、家庭毎の各第１単位時間における電力使用量が第１暗号化鍵で暗号化され、第４暗号化鍵で暗号化された電力使用量が第３暗号化鍵で暗号化される。第１暗号化鍵に対応する第１復号鍵、第３暗号化鍵に対応する第３復号鍵及び第４暗号化鍵に対応する第４復号鍵がＭＤＭＳ１０１に記憶されていないとき、ＭＤＭＳ１０１の管理者及びＭＤＭＳ１０１に侵入した不正なユーザに対しても、各家庭の電力使用量が漏洩することはない。即ち、ＭＤＭＳ１０１の管理者及びＭＤＭＳ１０１に侵入した不正なユーザが家庭毎の各第１単位時間の電力使用量を見ることができず、時間に応じて在宅しているか否かや活動の様子などを推測することができないため、各家庭のプライバシーを保護することができる。
【００７２】
また、本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様に、アプリケーションサーバとして第１単位時間における複数の家庭での電力使用総量（第１電力使用総量）を用いて電力制御を行うＥＭＳ１０３を用いた。本実施の形態においては、ＭＤＭＳ１０１が家庭毎の各第１単位時間における電力使用量から複数の家庭での第１単位時間における第１電力使用総量を計算し、その結果をＥＭＳ１０３に送信する。その結果、ＥＭＳ１０３は、複数の家庭での第１単位時間における第１電力使用総量を復元することはできるが、家庭毎の各第１単位時間における電力使用量を各々計算することはできないため、各家庭のプライバシーを保護することができる。
【００７３】
また、本実施の形態においても、アプリケーションサーバとして第２単位時間における各家庭の電力使用総量（第２電力使用総量）を用いて各家庭の課金処理を行う課金サーバ１０４を用いた。本実施の形態においては、ＭＤＭＳ１０１が各家庭の第１単位時間における電力使用量の暗号文（第４暗号文）から家庭毎の第２単位時間における第２電力使用総量の暗号文を計算し、その結果を課金サーバ１０４に送信する。その結果、課金サーバ１０４は家庭毎の第２単位時間における第２電力使用総量を復元することはできるが、家庭毎の各第１単位時間における電力使用量を計算することはできないため、各家庭のプライバシーを保護することができる。
【００７４】
[変形例]
なお、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。また、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【００７５】
上述した各実施の形態において、ＭＤＭＳ１０１、ＳＭ１０２ａ、ホームサーバ１０２ｂ、ＥＭＳ１０３及び課金サーバ１０４のうち少なくとも１つで実行される各種プログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成しても良い。また当該各種プログラムを、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供するように構成しても良い。
【００７６】
上述した各実施の形態においては、ＳＭ１０２ａが電力使用量を集計するのは、第１単位時間毎であり、定期的であるようにしたが、これに限らず、任意のタイミングであっても良い。
【００７７】
上述した各実施の形態においては、ＭＤＭＳ１０１と課金サーバ１０４との間の通信や、ＭＤＭＳ１０１とＥＭＳ１０３との間の通信や、ＳＭ１０２ａとＭＤＭＳ１０１との間の通信や、ＭＤＭＳ１０１とホームサーバ１０２ｂとの間の通信には、送受信する情報を秘匿するためにOpenSSLなどの暗号通信を用いても良い。また、各通信時には、互いを認証するための機器認証を行っても良い。
【００７８】
例えば、ＳＭ１０２ａとＭＤＭＳ１０１との間の通信内容の秘匿や認証を行う場合には、ＳＭ１０２ａは、第１単位時間毎に集計した電力使用量を暗号化した暗号文や認証子を記憶する。一方、ＭＤＭＳ１０１は、ＳＭ１０２ａから読み出した暗号文を復号して電力使用量z_{i,j}を復元する。
【００７９】
上述した各実施の形態においては、ＳＭ１０２ａは、電気機器１０２ｄ、ホームサーバ１０２ｂ、ＭＤＭＳ１０１のうち少なくとも１つから情報の書き込みや読み出しが行われる記憶手段として機能すると共に、予め指定されたプログラムや他の機器の指示に従って情報を自発的に送信する機能を有しても良い。更に、ＳＭ１０２ａは、ＭＤＭＳ１０１との間の通信内容の秘匿や認証を行う場合には、第１単位時間毎に集計した電力使用量を電力使用量記憶部１０２ａ３に記憶させ、ＭＤＭＳ１０１への送信時に電力使用量を電力使用量記憶部１０２ａ３から読み出してこれに対して暗号化を行ったり認証子を付加したりした後に送信しても良い。
【００８０】
上述した各実施の形態においては、電力使用量の暗号化や復号に、公開鍵暗号方式（ＲＳＡなど）に限らず、共通鍵暗号方式（ＡＥＳなど）や楕円曲線暗号など適切な方式を用いても良い。この方式に応じて、第１暗号化鍵及び第１復号鍵と、第３暗号化鍵及び第３復号鍵と、第４暗号化鍵及び第４復号鍵とはそれぞれ、公開鍵及び秘密鍵であっても良いし、共通鍵であっても良い。
【００８１】
上述した各実施の形態においては、ＭＤＭＳ１０１は、ＥＭＳ１０３と事前に鍵（共通鍵暗号システムにおける共通鍵あるいは公開鍵暗号システムにおけるＥＭＳの公開鍵）ek_Eを共有している場合には、当該鍵ek_Eを用いて第１電力使用総量a_{1,j}を暗号化して第２暗号文c_{2,j}=Enc_E(ek_E,a_{1,j})を計算してこれをＥＭＳ１０３に送信しても良い。第１電力使用総量a_{1,j}に対する暗号化Enc_Eが準同型性を満たす場合には、第１電力使用総量a_{1,j}を計算することなく第２暗号文c_{2,j}=Enc_E(ek_E,c_{1,j})*Enc_E(ek_E,c_{2,j})*・・・* Enc_E(ek_E,c_{N,j})としてc_{2,j}=Enc_E(ek_E,Σ_i c_{i,j})=Enc_E(ek_E, a_{1,j})を計算しても良い（ここでNは家庭システムの数を表す）。
【００８２】
一方、ＥＭＳ１０３は、ＭＤＭＳ１０１と事前に鍵ek_Eを共有し、第１電力使用総量a_{1,j}の第２暗号文c_{2,j}=Enc_E(dk_E,a_{2,j})を受信した場合には、当該鍵ek_Eに対応する復号鍵dk_Eを用いて第２暗号文を復号して（Dec_E(dk_E,c_{2,j})、第１電力使用総量a_{1,j}を復元すれば良い。
【００８３】
上述した各実施の形態においては、ホームサーバ１０２ｂはネットワーク等を介してＭＤＭＳ１０１と直接通信するが、ＳＭ１０２ａとネットワーク等を介してＭＤＭＳ１０１と通信を行っても良い。
【００８４】
この場合、例えば、図９のステップＳ２０では、閲覧要求コマンドReq_iは、ＳＭ１０２ａを介してＭＤＭＳ１０１に送信されても良い。このような構成において、ＭＤＭＳ１０１は、図７のステップＳ３に示す通り、第１単位時間に少なくとも一度ＳＭ１０２ａから第１単位時間における電力使用量の暗号文を読み出すが、このとき、ＳＭ１０２ａに閲覧要求コマンドReq_iが記憶されている場合に、当該閲覧要求コマンドReq_iをＳＭ１０２ａから読み出す。尚、ＭＤＭＳ１０１は、閲覧要求コマンドReq_iをＳＭ１０２ａから読み出した後、当該閲覧要求コマンドReq_iをＳＭ１０２ａから削除しても良い。
【００８５】
また、図９のステップＳ２２では、第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l}は、ＳＭ１０２ａを介してホームサーバ１０２ｂに送信されても良い。このような構成において、ホームサーバ１０２ｂは図７のステップＳ１に示した通り、電気機器１０２ｃの電力使用量を第１単位時間に少なくとも１度ＳＭ１０２ａに書き込むが、このとき、第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l}がＳＭ１０２ａに記憶されているか否かを判定するし、記憶されている場合にはＳＭ１０２ａから第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l} を読み出す。ＳＭ１０２ａが機械的に電力使用量を計測し、ステップＳ１が省略される場合には、ホームサーバ１０２ｂは、ステップＳ２０で閲覧要求コマンドを送信した後、所定の時間毎に第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l}がＳＭ１０２ａに記憶されているか否かを判定し、記憶されている場合にはＳＭ１０２ａから第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l}を読み出しても良い。また、ホームサーバ１０２ｂはＳＭ１０２ａから第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l}を読み出した後、ＳＭ１０２ａから第１暗号文c_{1,i,1}, c_{1,i,2},…, c_{1,i,l}を削除しても良い。
【００８６】
上述した各実施の形態においては、アプリケーションサーバとして、ＥＭＳ１０３及び課金サーバ１０４を用いたが、この他、電力流通を管理する電力取引サービスサーバを用いるようにしても良い。例えば、電力単価が第１電力使用総量（第１単位時間の複数の家庭の電力使用総量）で決定される場合には、電力取引サービスサーバは、ＥＭＳ１０３と同様に、ＭＤＭＳ１０１から第１電力使用総量（あるいはその暗号文）を受信して、第１電力使用総量に基づいて電力単価を決定し、電力の取引を行っても良い。また、アプリケーションサーバとして、ホームサーバ１０２ｂと連携して各家庭の電力制御を行う省電力アプリケーションサーバを用いるようにしても良い。この場合、省電力アプリケーションサーバは、第１電力使用総量を用いて各家庭の電力制御を行う代わりに、ＥＭＳ１０３と同様に、ＭＤＭＳ１０１から第１電力使用総量（あるいはその暗号文）を受信して、第１電力使用総量に基づいて各家庭の電力制御を行っても良いし、課金サーバ１０４と同様に、ＭＤＭＳ１０１から第２単位時間(あるいは第２時間単位の一部の時間)の各家庭の電力使用量（あるいはその暗号分）を受信して、第２単位時間(あるいは第２時間単位の一部の時間)の各家庭の電力使用量を用いて各家庭の電力制御を行っても良い。
【００８７】
上述した各実施の形態においては、課金サーバ１０４は、各家庭の第２単位時間における第２電力使用総量に基づいて、課金処理を行うようにした。スマートグリッドでは、電力使用量の多い時間帯は課金単位が上がる(電力単価が高くなる)こともある。このような動的価格売買(ダイナミック・プライシング)を行う際にも、ＭＤＭＳ１０１に記憶された各家庭の第２電力使用総量の暗号文を用いて、課金システム処理を行うようにすることができる。この場合、ＭＤＭＳ１０１は、第３暗号化鍵ek_Pで暗号化する電力使用量z_{i,j}に電力単価p_{i,j}を予め乗じて第３暗号文「c’_{3,i,j}=Enc_P(ek_P,z_{i,j}*p_{i,j})」を計算し、単一の第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を「ea_{2,i}*c’_{3,i,j}」で更新するようにしても良い。このとき、第３暗号文「c’_{3,i,j}」を計算した後は第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}は「ea_{2,i}=Enc_P(ek_P,Σ_j (z_{i,j}p_{i,j}))」を満たす値となり、その復号結果である第２電力使用総量「Σ_j (z_{i,j}p_{i,j})=Dec_P(dk_P, ea_{2,i})」は、電力単価p_{i,j}を乗じた値であり、インデックスiの家庭システムへの課金料金に相当する値となる。
【００８８】
次に、本変形例に係る電力使用総量計算処理の手順について説明する。この手順自体は図７に示されるものと略同様であるためその図示を省略する。尚、電力価格は第１単位時間ごとに変動あるいは前と同じ値を使うものとし、第２単位時間に含まれるk個の電力単価をp_{i,1},p_{i,2},…,p_{i,k}であるとする。例えば、第２単位時間を通じて電力単価が10円で一定ならば、k=1およびp_{i,1}=10となる。また、日中のピーク時は電力単価が15円、深夜の電力単価が5円、その他が10円である場合には、k=3であり、p_{i,1}=5(深夜)、p_{i,2}=10(平時)、p_{i,3}=15(ピーク時)となる。日中の時間帯でなくとも、日ごとに電力単価が異なっていても良い。ＭＤＭＳ１０１は、第１単位時間毎に電力単価p_{i,j}を予め設定する。電力単価はＭＤＭＳ１０１が自ら決定しても良いし、ＥＭＳ１０３やその他サーバが決定した電力単価を受信して設定しても良い。
【００８９】
ステップＳ１〜Ｓ５は実施の形態と同様である。ステップＳ６では、ＭＤＭＳ１０１は、第３暗号化鍵記憶部１０１ｆに記憶された第３暗号化鍵ek_Pを用いて、電力使用量z_{i,j}に電力単価p_{i,j}を乗じた値を暗号化して第３暗号文「c_{3,i,j}=Enc_P(ek_P,z_{i,j}*p_{i,j})」を計算し、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を「ea_{2,i}*c_{3,i,j}」に更新してこれを補助記憶部に記憶させる。ステップＳ７以降は実施の形態と同様である。
【００９０】
次に、本変形例に係る課金システム処理の手順について説明する。この手順自体は図８に示されるものと略同様であるためその図示を省略する。ステップＳ１０〜Ｓ１２は実施の形態と同様である。ステップＳ１３では、課金サーバ１０４は、第３復号鍵記憶部１０４ｄに記憶されている第３復号鍵dk_Pを用いて、ステップＳ１２で受信した暗号文を復号し、この結果、第２電力使用総量に電力単価を乗じた値「Σ_{j=1}^m z_{i,j}*p_{i,j}=Dec_P(dk_P,ea_{2,i})」を復元してこれを主記憶部に記憶させる。ステップＳ１４では、課金サーバ１０４は、ステップＳ１３で復元した結果に基づいて、課金サーバ１０４は各家庭に対する課金処理を行う。
【００９１】
尚、ＭＤＭＳ１０１は、第２単位時間における電力使用量に電力単価を予め乗じて第３暗号文を計算して、単一の第２電力使用総量の暗号文を計算するのではなく、第２単位時間における電力単価毎に第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を計算しても良い。即ち、ＭＤＭＳ１０１は、電力単価p_{i,1}, p_{i,2},…, p_{i,k}毎に、第２電力使用総量a_{2,i,1}, a_{2,i,2},…, a_{2,i,k}を用意する。a_{2,i,1}, a_{2,i,2},…, a_{2,i,k}は第２単位時間の開始時に、それぞれ課金サーバ１０４に対応する第３暗号化鍵ek_Pを用いてEnc_P(ek_P,0)で初期化される。なお、電力単価p_{i,j}は第２単位時間の中途に新たに設定されても良い。その場合には、a_{2,i,j}は新たに設定されたときにEnc_P(ek_P,0)で初期化される。
【００９２】
次に、本変形例に係る電力使用総量計算処理の手順について説明する。この手順自体は図７に示されるものと略同様であるためその図示を省略する。ステップＳ１〜Ｓ５は実施の形態と同様である。ステップＳ６では、ＭＤＭＳ１０１は、電力使用量z_{i,j}に対応する第１単位時間での電力単価p_{i,j}を設定する。電力単価はＭＤＭＳ１０１が自ら決定しても良いし、ＥＭＳ１０３やその他サーバが決定した電力単価を受信して設定しても良い。次に、ＭＤＭＳ１０１は、第３暗号化鍵記憶部１０１ｆに記憶された第３暗号化鍵ek_Pを用いて、電力使用量z_{i,j}を暗号化して第３暗号文「c_{3,i,j}=Enc_P(ek_P,z_{i,j})」を計算し、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i,j}を「ea_{2,i,j}*c_{3,i,j}に更新してこれを補助記憶部に記憶させる。ステップＳ７以降は実施の形態と同様である。この電力使用総量計算処理の結果、ＭＤＭＳ１０１は各家庭の電力単価毎の第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i,1}=Enc_P(ek_P,Σ_{j=1, ただしjは電力単価がp_{i,1}に対応する区分}^m1 z_{i,j}), ea_{2,i,2}=Enc_P(ek_P,Σ_{j=1, ただしjは電力単価がp_{i,2}に対応する区分}^m2 z_{i,j}), …, ea_{2,i,k}=Enc_P(ek_P,Σ_{j=1, ただしjは電力単価がp_{i,k}に対応する区分}^mk z_{i,j})を家庭識別情報と対応付けて記憶することになる。
【００９３】
次に、本変形例に係る課金システム処理の手順について説明する。この手順自体は図８に示されるものと略同様であるためその図示を省略する。ステップＳ１０は実施の形態と同様である。ステップＳ１１では、ＭＤＭＳ１０１は、課金処理コマンドを受信すると、各家庭について家庭識別情報に対応した、電力単価毎の第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i,1}, ea_{2,i,2}, …, ea_{2,i,k}を補助記憶部から読み出して送信する。
【００９４】
ステップＳ１２では、課金サーバ１０４は、第２単位時間毎に、ＭＤＭＳ１０１から送信された各家庭の第２単位時間における電力単価毎の第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i,1}, ea_{2,i,2}, …, ea_{2,i,k}を受信する。ステップＳ１３では、課金サーバ１０４は、第３復号鍵記憶部１０４ｄに記憶された第３復号鍵dk_Pを用いて、ステップＳ１２で受信した各家庭の第２単位時間における電力単価毎の第２電力使用総量の暗号文を復号して、各家庭の第２単位時間における電力単価毎の第２電力使用総量「Σ_{j=1, ただしjは電力単価がp_{i,1}に対応する区分}^m1 z_{i,j}=Dec_P(dk_P,ea_{2,i,1}),Σ_{j=1, ただしjは電力単価がp_{i,2}に対応する区分}^m2 z_{i,j}=Dec_P(dk_P,ea_{2,i,2}),…, Σ_{j=1, ただしjは電力単価がp_{i,k}に対応する区分}^mk z_{i,j}=Dec_P(dk_P,ea_{2,i,k})」を復元する。ステップＳ１４では、課金サーバ１０４は、ステップＳ１３で復元した電力単価毎の第２電力使用総量に基づいて、各家庭に対する課金処理を行う。
【００９５】
尚、この変形例のステップＳ６において、課金サーバ１０４は、第３暗号文c_{3,i,j}=Enc_P(ek_P,z_{i,j})を計算して第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i,j}を「ea_{2,i,j}*c_{3,i,j}」に更新するのではなく、第２単位時間における電力使用量に電力単価を予め乗じて第３暗号文を計算する変形例と同様にして、第３暗号文「c_{3,i,j}=Enc_P(ek_P,z_{i,j}*p_{i,j})」を計算して第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i,j}を「ea_{2,i,j}*c_{3,i,j}」で更新することも可能である。この場合には、ステップＳ１３において、課金サーバ１０４は、各家庭の第２単位時間における電力単価毎の課金料金に相当する値「Σ_{j=1, ただしjは電力単価がp_{i,l}に対応する区分}^ml z_{i,j}=Dec_P(dk_P,ea_{2,i,l})(l=1,2,…,k)」を復元することになる。
【００９６】
上述した各実施の形態においては、ＭＤＭＳ１０１は、図７のステップＳ６において第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を計算するのではなく、図８のステップＳ１０で課金サーバ１０４が送信した課金処理コマンドを受信したときに、計算するようにしても良い。この場合、ステップＳ６では、ＭＤＭＳ１０１は、第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を計算することなく、第３暗号文c_{3,i,j}を家庭識別情報と共に例えば補助記憶部に記憶させる。そしてＭＤＭＳ１０１は、図８のステップＳ１０で課金サーバ１０４が送信した課金処理コマンドを受信した後、ステップＳ１１で、第２単位時間における第２電力使用総量の暗号文「a_{2,i}= c_{3,i,1}*c_{3,i,2}*…*c_{3,i,m}」を計算して、これを課金サーバ１０４に送信する。このとき、ＭＤＭＳ１０１は、上述の変形例と同様に、電力単価毎に第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}を計算しても良い。
【００９７】
上述した第２の実施の形態においては、第４暗号化鍵ek_{HP}を用いた暗号化Enc_{HP}が準同型であり、ＭＤＭＳ１０１が第４暗号化鍵ek_{HP}を記憶している場合には、図１３のステップＳ３２では、ＭＤＭＳ１０１は、Enc_{HP}(ek_{HP},z’_{i,j})を計算して、「c_{4,i,j}* Enc_{HP}(ek_{HP},z’_{i,j})= Enc_{HP}(ek_{HP},z_{i,j}+z’_{i,j})」を計算することで、第４暗号文c_{4,i,j}の補正を行っても良い。あるいは、ＭＤＭＳ１０１は、補正量z’_{i,j}をＳＭ１０２ａ又は課金サーバ１０４に送信して、補正量z’_{i,j}を受信したＳＭ１０２ａ又は課金サーバ１０４がEnc_{HP}(ek_{HP},z’_{i,j})を計算してこれをＭＤＭＳ１０１に送信し、ＭＤＭＳ１０１がこれを受信して「c_{4,i,j}* Enc_{HP}(ek_{HP},z’_{i,j})= Enc_{HP}(ek_{HP},z_{i,j}+z’_{i,j})」を計算することで第４暗号文c_{4,i,j}の補正を行っても良い。その他、ＭＤＭＳ１０１は、補正量z’_{i,j}を記憶し、課金処理コマンドを受信したら補正量z’_{i,j}を個別に課金サーバ１０４に送信しても良い。
【００９８】
また、ＭＤＭＳ１０１が、課金サーバ１０４に補正量z’{i,j}を送信し、第４暗号文を補正することなく第３使用総量の暗号文を計算する場合は、図８のステップＳ１１で第２電力使用総量の暗号文ea_{2,i}と共に補正量z’{i,j}を送信しても良い。この場合、課金サーバ１０４は、ステップＳ１３で復元した家庭毎の第２単位時間における第２電力使用総量に補正量z’{i,j}を加算し、その結果に基づいてステップＳ１４で各家庭に対する課金処理を行っても良い。
【００９９】
上述した第２の実施の形態では、第４暗号化鍵ek_{HP}を用いた暗号化Enc_{HP}が共通鍵暗号の場合には、ＳＭ１０２ａも第４暗号文c_{4,i,j}から第１単位時間における電力使用量z_{i,j}を復元できる。例えば、ＳＭ１０２ａに加えてホームサーバ１０２ｂも第４暗号化鍵ek_{HP}（即ち第４復号鍵dk_{HP}と同一となる）を記憶している場合には、ＭＤＭＳ１０１は、適宜補正した電力使用量z_{i,j}を第１暗号化鍵ek_Hを用いて暗号化しなくても良く、上述の第１暗号文の代わりに、適宜補正した第４暗号文c_{4,i,j}を記憶しても良い。この場合、ＭＤＭＳ１０１は、ホームサーバ１０２ｂから送信された閲覧要求コマンドに応じて、第１暗号文c_{1,i,j}の代わりに第４暗号文c_{4,i,j}を送信し、ホームサーバ１０２ｂは、第４暗号化鍵ek_{HP}を用いて第４暗号文c_{4,i,j}を復号して、第１単位時間における電力使用量z_{i,j}を復元しても良い。
【０１００】
上述した第２の実施の形態では、上述の第４暗号化鍵を用いた暗号化は、ＭＤＭＳ１０１に接続される全てのＳＭ１０２ａが行うようにしても良いし、一部のＳＭ１０２ａが行うようにしても良い。ＭＤＭＳ１０１は、ＳＭ１０２ａが暗号化処理した第４暗号文を第３暗号鍵で暗号化して第５暗号文を計算するようにすれば良い。
【０１０１】
上述した第２の実施の形態では、ＭＤＭＳ１０１を仲介する通信路において、ＳＭ１０２ａと課金サーバ１０４との間での暗号通信を行う方法を説明した。同様に、ＭＤＭＳ１０１を仲介する通信路において、ＳＭ１０２ａとＥＭＳ１０３との間での暗号通信を行うように変形例を構成することもできる。
【０１０２】
上述した各実施の形態に係る構成は、電力使用量の計算の他、ガスや水道などの使用量の計算にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０１  ＭＤＭＳ
１０１ａ  通信制御部
１０１ｂ  制御部
１０１ｃ  第１暗号化部
１０１ｄ  第３暗号化部
１０１ｅ  第１暗号化鍵記憶部
１０１ｆ  第３暗号化鍵記憶部
１０１ｇ  補正部
１０１ｈ  暗号化補正部
１０２  家庭システム
１０２ａ  ＳＭ
１０２ａ１  通信制御部
１０２ａ２  制御部
１０２ａ３  電力使用量記憶部
１０２ａ４  計測部
１０２ａ５  第４暗号化部
１０２ａ６  第４暗号化鍵記憶部
１０２ｂ  ホームサーバ
１０２ｂ１  通信制御部
１０２ｂ２  制御部
１０２ｂ３  復号部
１０２ｂ４  第１復号鍵記憶部
１０２ｂ５  表示制御部
１０２ｃ  電気機器
１０２ｄ  電気機器
１０３  ＥＭＳ
１０３ａ  通信制御部
１０３ｂ  制御部
１０３ｃ  電力制御判定部
１０４  課金サーバ
１０４ａ  通信制御部
１０４ｂ  制御部
１０４ｃ  復号部
１０４ｄ  第４復号鍵記憶部
１０４ｅ  課金処理部
１０４ｆ  第４復号部
１０４ｇ  第４復号鍵記憶部
１０５  アプリケーションサーバ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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