(57)【要約】【課題】通信装置の負荷を増大させることなく、不定期に暗号鍵の更新を行うこと。【解決手段】ＲＯＨＣを採用する移動体通信システム１において、データ送信継続中にその内容が変化しない不変フィールドと、暗号鍵を含む暗号鍵フィールドと、を含めてパケットヘッダのうちのコンテキスト記憶部２３に記憶される部分（第１通信データ）を生成する第１通信データ生成部１２０と、基地局装置２０が受信したパケット（合成通信データ）に含まれる暗号鍵フィールドから、暗号鍵を取得する暗号化情報取得部２４と、を含んだことを特徴とする。【選択図】図１
2007180876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ送信装置とデータ受信装置とを含むデータ送受信システムであって、
前記データ送信装置は、
通信内容である通信内容データを取得する通信内容データ取得手段と、
通信制御用データを含む第１通信データを生成する第１通信データ生成手段と、
前記通信内容データを含む第２通信データを生成する第２通信データ生成手段と、
前記第１通信データと前記第２通信データとからなる合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、
前記合成通信データ又は前記第２通信データを送信するデータ送信手段と、
を含み、
前記データ受信装置は、
前記データ送信手段により送信された前記合成通信データ又は前記第２通信データを受信するデータ受信手段と、
前記データ受信手段により前記合成通信データを受信した場合、該合成通信データから前記第１通信データを取り出して記憶する第１通信データ記憶手段と、
前記データ受信手段により前記第２通信データを受信した場合、該第２通信データと、前記第１通信データ記憶手段に記憶される前記第１通信データと、に基づいて前記合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、
を含み、
前記データ送信装置の前記第１通信データ生成手段は暗号化情報を含めて前記第１通信データを生成し、
前記データ受信装置は、
前記データ受信手段により受信した前記合成通信データに含まれる前記第１通信データに含まれる暗号化情報を取得する暗号化情報取得手段、
をさらに含む、
ことを特徴とするデータ送受信システム。
【請求項２】
請求項１に記載のデータ送受信システムにおいて、
前記データ送信装置は、
暗号化情報を取得する暗号化情報取得手段、
をさらに含み、
前記第１通信データ生成手段は、前記暗号化情報取得手段により取得される暗号化情報を含めて前記第１通信データを生成し、
前記暗号化情報取得手段は、前記データ送信手段が前記合成通信データを送信する場合、新たな暗号化情報を取得する、
ことを特徴とするデータ送受信システム。
【請求項３】
データ送信装置とデータ受信装置とを含み、
前記データ送信装置は、
通信内容である通信内容データを取得する通信内容データ取得手段と、
通信制御用データを含む第１通信データを生成する第１通信データ生成手段と、
前記通信内容データを含む第２通信データを生成する第２通信データ生成手段と、
前記第１通信データと前記第２通信データとからなる合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、
前記合成通信データ又は前記第２通信データを送信するデータ送信手段と、
を含み、
前記データ受信装置は、
前記データ送信手段により送信された前記合成通信データ又は前記第２通信データを受信するデータ受信手段と、
前記データ受信手段により前記合成通信データを受信した場合、該合成通信データから前記第１通信データを取り出して記憶する第１通信データ記憶手段と、
前記データ受信手段により前記第２通信データを受信した場合、該第２通信データと、前記第１通信データ記憶手段に記憶される前記第１通信データと、に基づいて前記合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、
を含む、
データ送受信システムにおいて、前記データ送信装置から前記データ受信装置に対し暗号化情報を送信するための暗号化情報送信方法であって、
前記第１通信データ生成手段により、暗号化情報を含めて前記第１通信データを生成するステップと、
前記データ受信装置が、前記データ受信手段により受信した前記合成通信データに含まれる前記第１通信データに含まれる暗号化情報を取得するステップと、
を含むことを特徴とする暗号化情報送信方法。
【請求項４】
通信内容である通信内容データを取得する取得手段と、
通信制御用データを含む第１通信データを生成する第１通信データ生成手段と、
前記通信内容データを含む第２通信データを生成する第２通信データ生成手段と、
前記第１通信データと前記第２通信データとからなる合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、
前記合成通信データ又は前記第２通信データを送信するデータ送信手段と、
を含み、
前記第１通信データ生成手段は暗号化情報を含めて前記第１通信データを生成する、
ことを特徴とするデータ送信装置。
【請求項５】
通信制御用データ及び暗号化情報を含む第１通信データと、通信内容データを含む第２通信データと、からなる合成通信データ又は該第２通信データを受信するデータ受信手段と、
前記データ受信手段により前記合成通信データを受信した場合、該合成通信データから前記第１通信データを取り出して記憶する第１通信データ記憶手段と、
前記データ受信手段により前記第２通信データを受信した場合、該第２通信データと、前記第１通信データ記憶手段に記憶される前記第１通信データと、に基づいて前記合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、
前記データ受信手段により受信した前記合成通信データに含まれる前記第１通信データに含まれる暗号化情報を取得する暗号化情報取得手段、
を含むことを特徴とするデータ受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータ送受信システム、暗号化情報送信方法、データ送信装置、及びデータ受信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＰ通信では通信データの暗号化がなされることがある。この暗号化は通常、共通鍵暗号方式により行われる。共通鍵暗号方式では、通信開始前に通信装置の間で、共通鍵暗号方式の暗号鍵を示す暗号化情報の交換が行われる。通信が開始されると、各通信装置は、送信時にはこの暗号化情報により示される暗号鍵による通信データの暗号化を行い、受信時にはこの暗号化情報により示される暗号鍵による通信データの復号化を行う。こうして、暗号化が実現される。
【０００３】
ところで、共通鍵暗号方式では暗号鍵が知られてしまうと暗号化が破られてしまうので、暗号鍵を通信中に更新するようにしている場合がある。そしてさらに、この更新を定期的に行うと、暗号化情報の送信タイミングが読まれてしまい、暗号鍵を搾取される虞が強まるので、不定期な更新を行うようにしている場合がある。特許文献１にはこの例が記載されている。
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、暗号鍵を更新しようとする通信装置は、通信データの無効部分（音声通信の場合には無音部分。データ通信の場合には０が連続する部分。）を検出し、検出した無音部分に暗号化情報を含めて送信する。この通信データを受信した通信装置は、受信した通信データから暗号鍵を抽出する。通信データに無効部分が必ずあるとは限らないので、結果的に暗号鍵の更新を不定期に行うことになっている。
【０００５】
ところで、ＩＰ通信ではパケットにより通信データが送受信されるが、このパケットのヘッダ部分（パケットヘッダ）のサイズは通信データ部分（パケットペイロード）に比べて小さくなく、特に移動体通信システムなどでは、このパケットヘッダのサイズを小さくしたいという要請がある。そこで、パケットヘッダを圧縮送信するための技術が種々提案されており、非特許文献１にはそのうちのひとつであるＲＯＨＣ(ロバストヘッダ圧縮、RObust Header Compression)と呼ばれる技術が開示されている。
【０００６】
パケットヘッダには、通信相手のＩＰアドレスなど、通信継続中にその内容が変わらない通信制御用データが含まれている。ＲＯＨＣでは、この通信制御用データを予めパケットの送信装置と受信装置とで共有しておき、通信継続中のパケットヘッダにはこの通信制御用データを含めないようにすることにより、パケットヘッダの圧縮送信を実現している。
【特許文献１】特開平１１−２３４２６０号公報（第００５２段落乃至第００５４段落）
【非特許文献１】Ｃ．ボルマン編、ネットワークワーキンググループリクエストフォーコメンツ：３０９５（ＲＦＣ３０９５）、インターネット学会（ＩＳＯＣ）、２００１年７月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の技術では、暗号化情報を無効部分に含める必要があるので、暗号化情報の送信側通信装置では通信データの無効部分を検出する必要がある（特許文献１の第００３８段落）。この検出に係る処理は通信装置の負荷を増大させてしまっていた。
【０００８】
従って、本発明の課題の一つは、通信装置の負荷を増大させることなく、不定期に暗号鍵の更新を行うことを可能にするデータ送受信システム、暗号化情報送信方法、データ送信装置、及びデータ受信装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明に係るデータ送受信システムは、データ送信装置とデータ受信装置とを含むデータ送受信システムであって、前記データ送信装置は、通信内容である通信内容データを取得する通信内容データ取得手段と、通信制御用データを含む第１通信データを生成する第１通信データ生成手段と、前記通信内容データを含む第２通信データを生成する第２通信データ生成手段と、前記第１通信データと前記第２通信データとからなる合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、前記合成通信データ又は前記第２通信データを送信するデータ送信手段と、を含み、前記データ受信装置は、前記データ送信手段により送信された前記合成通信データ又は前記第２通信データを受信するデータ受信手段と、前記データ受信手段により前記合成通信データを受信した場合、該合成通信データから前記第１通信データを取り出して記憶する第１通信データ記憶手段と、前記データ受信手段により前記第２通信データを受信した場合、該第２通信データと、前記第１通信データ記憶手段に記憶される前記第１通信データと、に基づいて前記合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、を含み、前記データ送信装置の前記第１通信データ生成手段は暗号化情報を含めて前記第１通信データを生成し、前記データ受信装置は、前記データ受信手段により受信した前記合成通信データに含まれる前記第１通信データに含まれる暗号化情報を取得する暗号化情報取得手段、をさらに含む、ことを特徴とする。
【００１０】
これによれば、暗号化情報は必ず第１通信データ（ＲＯＨＣではパケットヘッダに相当する。）に含まれるので、データ送信装置は通信データ中の暗号化情報を含める位置を検出する必要がなくなる。また、通信内容データを暗号化する場合、暗号化情報を該通信内容データと一緒に送信しては暗号化情報として意味をなさないところ、データ送信手段が第２通信データ（ＲＯＨＣではパケットヘッダ圧縮後の送信パケットに相当する。）を送信する際には暗号化情報を含む第１通信データは送信されないので、上記データ送受信システムにおいて送受信される暗号化情報は暗号化情報として機能する。以上より、上記データ送受信システムでは、通信装置の負荷を増大させることなく、不定期に暗号鍵の更新を行うことが可能になる。
【００１１】
また、上記データ送受信システムにおいて、前記データ送信装置は、暗号化情報を取得する暗号化情報取得手段、をさらに含み、前記第１通信データ生成手段は、前記暗号化情報取得手段により取得される暗号化情報を含めて前記第１通信データを生成し、前記暗号化情報取得手段は、前記データ送信手段が前記合成通信データを送信する場合、新たな暗号化情報を取得する、こととしてもよい。
【００１２】
こうすれば、合成通信データを送信する都度、暗号鍵を更新することができる。
【００１３】
また、本発明に係る暗号化情報送信方法は、データ送信装置とデータ受信装置とを含み、前記データ送信装置は、通信内容である通信内容データを取得する通信内容データ取得手段と、通信制御用データを含む第１通信データを生成する第１通信データ生成手段と、前記通信内容データを含む第２通信データを生成する第２通信データ生成手段と、前記第１通信データと前記第２通信データとからなる合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、前記合成通信データ又は前記第２通信データを送信するデータ送信手段と、を含み、前記データ受信装置は、前記データ送信手段により送信された前記合成通信データ又は前記第２通信データを受信するデータ受信手段と、前記データ受信手段により前記合成通信データを受信した場合、該合成通信データから前記第１通信データを取り出して記憶する第１通信データ記憶手段と、前記データ受信手段により前記第２通信データを受信した場合、該第２通信データと、前記第１通信データ記憶手段に記憶される前記第１通信データと、に基づいて前記合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、を含む、データ送受信システムにおいて、前記データ送信装置から前記データ受信装置に対し暗号化情報を送信するための暗号化情報送信方法であって、前記第１通信データ生成手段により、暗号化情報を含めて前記第１通信データを生成するステップと、前記データ受信装置が、前記データ受信手段により受信した前記合成通信データに含まれる前記第１通信データに含まれる暗号化情報を取得するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るデータ送信装置は、通信内容である通信内容データを取得する通信内容データ取得手段と、通信制御用データを含む第１通信データを生成する第１通信データ生成手段と、前記通信内容データを含む第２通信データを生成する第２通信データ生成手段と、前記第１通信データと前記第２通信データとからなる合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、前記合成通信データ又は前記第２通信データを送信するデータ送信手段と、を含み、前記第１通信データ生成手段は暗号化情報を含めて前記第１通信データを生成する、ことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係るデータ受信装置は、通信制御用データ及び暗号化情報を含む第１通信データと、通信内容データを含む第２通信データと、からなる合成通信データ又は該第２通信データを受信するデータ受信手段と、前記データ受信手段により前記合成通信データを受信した場合、該合成通信データから前記第１通信データを取り出して記憶する第１通信データ記憶手段と、前記データ受信手段により前記第２通信データを受信した場合、該第２通信データと、前記第１通信データ記憶手段に記憶される前記第１通信データと、に基づいて前記合成通信データを生成する合成通信データ生成手段と、前記データ受信手段により受信した前記合成通信データに含まれる前記第１通信データに含まれる暗号化情報を取得する暗号化情報取得手段、を含むことを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態に係る移動体通信システム１のシステム構成を示す図である。同図に示すように、移動体通信システム１は移動局装置１０と基地局装置２０とを含んで構成され、各装置間でデータの送受信を行うためのデータ送受信システムとして機能する。
【００１８】
移動局装置１０はＣＰＵ、メモリ、及び無線通信機能を含んで構成されるコンピュータであり、ＣＰＵがメモリに記憶されるプログラムを読み出し、それに従って動作することにより、以下に説明する処理を行う。また、無線通信機能により基地局装置２０とのパケット通信を行う。
【００１９】
基地局装置２０はＣＰＵ、メモリ、無線通信機能、及び有線通信機能を含んで構成されるコンピュータであり、ＣＰＵがメモリに記憶されるプログラムを読み出し、それに従って動作することにより、以下に説明する処理を行う。また、無線通信機能により移動局装置１０とのパケット通信を行うとともに、有線通信機能により図示しないＩＰネットワーク（ＩＰＮＷ）とのパケット通信を行う。
【００２０】
移動局装置１０は、基地局装置２０を介して、上記ＩＰＮＷ上のコンピュータとの間でＲＴＰ／ＵＤＰ／ＩＰによるＶｏＩＰ音声通信を行う。なお、ＲＴＰ，ＵＤＰ，ＩＰ，ＶｏＩＰは、それぞれReal-time Transport Protocol，User Datagram Protocol，Internet Protocol，Voice over IPの略称である。そしてこのとき、移動局装置１０と基地局装置２０間の通信を暗号化ＲＯＨＣにより行う。以下、この暗号化ＲＯＨＣ及びこれを実現するための構成について、説明する。
【００２１】
図１に示すように、移動局装置１０は通信処理部１１、データ送信部１２、コンテキスト記憶部１３、暗号化情報取得部１４、ＡＣＫ受信部１５を含んで構成される。通信処理部１１は内部的に通信内容データ取得部１１０を含んで構成され、通信内容データ取得部１１０はさらに内部的に暗号化部１１００を含んで構成される。また、データ送信部１２は内部的に第１通信データ生成部１２０、第２通信データ生成部１２１、合成通信データ生成部１２２、送信データ選択部１２３を含んで構成され、送信データ選択部１２３はさらに内部的に記憶完了判断部１２３０、合成通信データ再送判断部１２３１を含んで構成される。
【００２２】
また、基地局装置２０は、データ受信部２１、通信処理部２２、コンテキスト記憶部２３、暗号化情報取得部２４、ＡＣＫ送信部２５を含んで構成される。データ受信部２１は受信データ判断部２１０、合成通信データ取得部２１１を含んで構成され、受信データ判断部２１０はさらに第１通信データ書込部２１００を含んで構成される。また、通信処理部２２は内部的に通信内容データ取得部２２０を含んで構成され、通信内容データ取得部２２０はさらに内部的に復号化部２２００を含んで構成される。
【００２３】
暗号化情報取得部１４は、共通鍵暗号化方式で使用する共通鍵である暗号鍵を示す暗号化情報を取得し、暗号化部１１００及び第１通信データ取得部に対して出力する。この暗号鍵には、例えばＭＤ５（Message Digest 5）により生成される１２８ビットのビット列を使用することが可能である。
【００２４】
通信処理部１１は、通信内容である通信内容データと通信制御のための通信制御用データとを取得し、データ送信部１２に出力する。具体的には、図示しない上位レイヤ処理部が収音手段により人間の音声を収音し、符号化することにより通信内容データを取得しており、通信内容データ取得部１１０は、該上位レイヤ処理部から通信内容データの入力を受ける。暗号化部１１００は、こうして入力された通信内容データを、暗号化情報取得部１４から入力された暗号化情報により示される暗号鍵で暗号化する。通信内容データ取得部１１０は、暗号化部１１００により暗号化された通信内容データを、第２通信データ生成部１２１に出力している。
【００２５】
データ送信部１２は通信処理部１１から入力された各データに基づいて通信データを生成する。図２（ａ）はここで生成される通信データであるパケットの例である。図２（ａ）に示されるように、このパケットは通信内容データであるパケットペイロード２と、通信制御用データであるＲＴＰヘッダ３、ＵＤＰヘッダ４、及びＩＰヘッダ５と、を含んで構成されている。なお、同図では、パケットペイロード２の網掛けにより、該パケットペイロード２が暗号化されていることを示している。
【００２６】
上記各ヘッダは１又は複数のフィールドから構成されており、このフィールドをその性質別に分類すると以下のようになる。すなわち、ＵＤＰポートやＩＰアドレスなどデータ送信継続中にその内容が変化しないもの（不変フィールド）と、ＲＴＰタイムスタンプやシーケンス番号などその内容が到達したパケットから予測可能なもの（予測可能フィールド）と、ＵＤＰチェックサムなど内容が逐次変更されるもの（可変フィールド）と、暗号化情報を含むもの（暗号鍵フィールド）と、に分類される。
【００２７】
第１通信データ生成部１２０は、上記各フィールドのうち、予測可能フィールドの一部（以下、共有予測可能フィールドと称する。）と不変フィールドと暗号鍵フィールドとを含めて第１通信データを生成するとともに、この第１通信データをコンテキスト記憶部１３に記憶させる。なおこの場合において、第１通信データ生成部１２０は、暗号化情報取得部１４から入力された暗号化情報を暗号鍵フィールドに含めて、第１通信データを生成する。
【００２８】
第２通信データ生成部１２１は、上記各フィールドのうち、予測可能フィールドの他の一部（以下、ＬＳ（Least Significant，最低限必要）フィールドと称する。）と可変フィールド、及び通信内容データ取得部１１０より入力された通信内容データを含めて第２通信データを生成する。図２（ｂ）はこの第２通信データの例である。
【００２９】
合成通信データ生成部１２２は、第１通信データと第２通信データとからなる合成通信データを生成する。送信データ選択部１２３は、第２通信データ生成部１２１により生成された第２通信データ及び合成通信データ生成部１２２により生成された合成通信データのうち、一方を選択して送信する。以下、この選択について説明する。
【００３０】
送信データ選択部１２３は、通信開始時には合成通信データ生成部１２２により生成された合成通信データを選択して送信する。記憶完了判断部１２３０は、合成通信データが所定回数にわたって送信されると、後述するコンテキスト記憶部２３への第１通信データの記憶が完了したと判断し、第２通信データを選択するよう、送信データ選択部１２３を制御する。送信データ選択部１２３は、この制御に応じて、第２通信データ生成部１２１により生成された第２通信データを選択して送信する。
【００３１】
データ受信部２１は、送信データ選択部１２３から送信されたデータを受信する。受信データ判断部２１０は、こうして受信されたデータが合成通信データであるか第２通信データであるかを判断する。具体的には、移動局装置１０が合成通信データ及び第２通信データを生成する際、それぞれのヘッダに、その種類（合成通信データ又は第２通信データ）を示すデータタイプ情報を含めることが望ましい。こうすれば、受信データ判断部２１０は、このデータタイプ情報に基づいて、受信されたデータが合成通信データであるか第２通信データであるかを判断することができる。
【００３２】
第１通信データ書込部２１００は、合成通信データが受信されたと判断された場合（図２（ｄ）に示すパケットが受信された場合）、その中から第１通信データを取得し、コンテキスト記憶部２３に書き込む。また、合成通信データ取得部２１１は受信された合成通信データを取得する。
【００３３】
一方、第２通信データを受信した場合（図２（ｃ）に示すパケットが受信された場合）、合成通信データ取得部２１１は、コンテキスト記憶部２３から第１通信データを取得し、受信した第２通信データと、取得した第１通信データと、に基づいて合成通信データ（図２（ｄ）に示すパケット）を生成する。
【００３４】
暗号化情報取得部２４は、コンテキスト記憶部２３に書き込まれた第１通信データに含まれる暗号鍵フィールドから、暗号化情報を取得する。
【００３５】
通信処理部２２の通信内容データ取得部２２０は、合成通信データ取得部２１１が取得又は生成した合成通信データのうち通信内容データを取得する。復号化部２２００は暗号化情報取得部２４が取得している暗号化情報により示される暗号鍵を利用して、この通信内容データを復号化する。通信処理部２２は、合成通信データに含まれる通信制御用データと、復号化部２２００が復号化した通信内容データと、からなる合成通信データを生成する。そして、通信制御用データに応じた通信処理を行うことにより、上記生成した合成通信データをＩＰＮＷに送信する。なお、通信処理部２２は、こうして生成した合成通信データに暗号鍵フィールドを含めない（すなわち、暗号化情報を含めない）ようにすることが好適である。
【００３６】
ＡＣＫ送信部２５は、データ受信部２１がデータを受信すると、その送信元に対して受信確認のためのＡＣＫを送信する。
【００３７】
ＡＣＫ受信部１５は、ＡＣＫ送信部２５が受信したＡＣＫを受信し、合成通信データ再送判断部１２３１に出力する。
【００３８】
合成通信データ再送判断部１２３１は、データ送信部１２がデータを送信した後、ＡＣＫ受信部１５からＡＣＫが入力されるのを所定時間待機する。そして、データ送信部１２が所定回数にわたって第２通信データを送信した場合において、いずれの第２通信データについてもＡＣＫ受信部１５からＡＣＫが入力されなかった場合、合成通信データ取得部２１１における合成通信データの生成が不可能になったと判断し、合成通信データを選択するよう、送信データ選択部１２３を制御する。送信データ選択部１２３は、この制御に応じて、合成通信データ生成部１２２により生成された合成通信データを選択して送信する。
【００３９】
合成通信データ再送判断部１２３１はまた、合成通信データ取得部２１１における合成通信データの生成が不可能になったと判断した場合、暗号化情報取得部１４に対し、新たな暗号鍵を取得するよう指示する。この指示を受けた暗号化情報取得部１４は、共通鍵暗号化方式で使用する共通鍵である暗号鍵を示す暗号化情報を再取得し、暗号化部１１００及び第１通信データ取得部１２０に対して出力する。この出力がなされた場合、暗号化部１１００は新たな暗号鍵により通信内容データの暗号化を行い、第１通信データ取得部１２０は新たな暗号鍵を示す暗号化情報を第１通信データの暗号鍵フィールドに含めるようにする。
【００４０】
以上説明した各部の処理を、移動体通信システム１の処理シーケンスを参照しながら、再度より具体的に説明する。なお以下では、予測可能フィールドを８ビットのシーケンス番号（順次送信する合成通信データに連番で付与される番号）とし、その上４ビットを共有予測可能フィールド、下４ビットをＬＳフィールドとする。また、通信開始時に生成されるシーケンス番号はＡ０（１６進表記。２進表記では１０１０００００。以下同じ。）であるとする。
【００４１】
図３は、通信開始時における移動局装置１０及び基地局装置２０の処理のシーケンスを示す図である。同図では、移動局装置１０のユーザがＶｏＩＰ通信の開始を指示した場合について説明する。なお同図では、分かりやすくするために、移動局装置１０を２本の線で表し、左側は収音手段及び音声出力手段を、右側はその他の機能部を示している。また、ここでは上り下りいずれについても暗号化ＲＯＨＣを用いるものとして説明する。また、以下では暗号化情報として暗号鍵そのものを利用している。
【００４２】
図３に示すように、まず移動局装置１０がユーザの指示に従いＶｏＩＰ通信を開始し（Ｓ１）、収音手段により通信内容データを取得する（Ｓ２）。また、移動局装置１０は上り暗号鍵を取得する（Ｓ３）。移動局装置１０はシーケンス番号Ａ０を含む通信制御用データを取得し、該通信制御用データの一部（不変フィールド及び共有予測可能フィールド）及びＳ３において取得した上り暗号鍵（暗号鍵フィールド）を含む第１通信データと、シーケンス番号の上４ビット１を含む該通信制御用データの他の一部（ＬＳフィールド及び可変フィールド）及び通信内容データを含む第２通信データと、を含んでなる合成通信データ（この合成通信データはＩＲ(Initialization and Refresh，初期化乃至更新)パケットと呼ばれる。）を生成し、送信する（Ｓ４）。このとき、第１通信データはシーケンス番号の上４ビットＡを、第２通信データはシーケンス番号の下４ビット０を、それぞれ含んでおり、結果として合成通信データはシーケンス番号Ａ０を含んでいる。
【００４３】
基地局装置２０は、移動局装置１０から送信された合成通信データを受信し、ＡＣＫを返信する（Ｓ５）とともに、該合成通信データを構成する第１通信データをコンテキスト記憶部２３に記憶させる（Ｓ６）。これにより、シーケンス番号の上４ビットＡがコンテキスト記憶部２３に記憶される。さらに、基地局装置２０は合成通信データから通信制御用データを取り出し、該通信制御用データに基づく通信処理により、受信した合成通信データから暗号鍵フィールドを取り除いてなる合成通信データ（合成パケット）をＩＰＮＷに対して送信する（Ｓ７）。
【００４４】
次に、基地局装置２０は下り暗号鍵を取得する（Ｓ８）。そして、Ｓ７において送信した合成通信データに対してＩＰＮＷより合成通信データが返されると（Ｓ９）、移動局装置１０と同様の処理により、該ＲＴＰパケットに含まれる通信内容データとＳ８において取得した下り暗号鍵とを含む合成通信データを生成し、移動局装置１０に対して送信する（Ｓ１０）。
【００４５】
移動局装置１０は、基地局装置２０と同様の処理により、移動局装置１０から送信された合成通信データを受信し、ＡＣＫを返信する（Ｓ１１）とともに、該合成通信データを構成する第１通信データをコンテキスト記憶部１３に記憶させる（Ｓ１２）。そして、合成通信データから通信内容データを取り出す（Ｓ１３）。
【００４６】
移動局装置１０は、引き続き次の通信内容データを取得し（Ｓ１４）、Ｓ３で取得した上り暗号鍵で暗号化した通信内容データを含む合成通信データを基地局装置２０に対して送信する（Ｓ１５，Ｓ１６）。この合成通信データに含まれるシーケンス番号は、１増えてＡ１となる。移動局装置１０は、こうして所定回数（ここではＳ４とＳ１６の２回）にわたり合成通信データを送信したことにより、基地局装置２０のコンテキスト記憶部２３への第１通信データの記憶が完了したと判断する（Ｓ１８）。
【００４７】
基地局装置２０は、移動局装置１０から送信された合成通信データを受信するとＡＣＫを返信（Ｓ１７）し、さらに該合成通信データを構成する第１通信データをコンテキスト記憶部２３に記憶させる（Ｓ１９）。また、該合成通信データに含まれる通信内容データをコンテキスト記憶部２３に記憶した上り暗号鍵で復号化する（Ｓ２０）。さらに、基地局装置２０は合成通信データから通信制御用データを取り出し、該通信制御用データに基づく通信処理により、受信した合成通信データから暗号鍵フィールドを取り除き、さらに通信内容データを復号化したものに置き換えてなる合成通信データをＩＰＮＷに対して送信する（Ｓ２１）。
【００４８】
基地局装置２０は、引き続きＩＰＮＷより合成通信データを受信し（Ｓ２２）、該合成通信データに含まれる通信内容データをＳ８で取得した下り暗号鍵で暗号化し（Ｓ２３）、暗号化した通信内容データを含む合成通信データを生成し、移動局装置１０に対して送信する（Ｓ２４）。また、基地局装置２０は、所定回数（ここではＳ１０とＳ２４の２回）にわたり合成通信データを送信したことにより、移動局装置１０のコンテキスト記憶部１３への第１通信データの記憶が完了したと判断する（Ｓ２６）。
【００４９】
移動局装置１０は、基地局装置２０から送信された合成通信データを受信するとＡＣＫを返信（Ｓ２５）し、さらに該合成通信データを構成する第１通信データをコンテキスト記憶部１３に記憶させる（Ｓ２８）。また、該合成通信データに含まれる通信内容データをコンテキスト記憶部１３に記憶した下り暗号鍵で復号化し（Ｓ２７）、復号化後の通信内容データを取得する（Ｓ２９）。
【００５０】
移動局装置１０は、引き続き次の通信内容データを取得する（Ｓ３０）。移動局装置１０は、ここからは第１通信データを省略し、上り暗号鍵で暗号化した通信内容データを含む第２通信データのみからなるパケット（圧縮パケット）を基地局装置２０に対して送信する（Ｓ３１，Ｓ３２）。Ｓ１８において基地局装置２０のコンテキスト記憶部２３への第１通信データの記憶が完了したと判断したからである。この第２通信データに含まれるシーケンス番号の下４ビットは、１増えて２となる。
【００５１】
基地局装置２０は、移動局装置１０から送信された第２通信データを受信するとＡＣＫを返信（Ｓ３３）し、コンテキスト記憶部２３に記憶した第１通信データと合成することにより合成通信データを生成する（Ｓ３４）。こうして、基地局装置２０は、受信した第２通信データに含まれるシーケンス番号の下４ビット２と、コンテキスト記憶部２３に記憶した第１通信データに含まれるシーケンス番号の上４ビットと、からシーケンス番号Ａ２を生成する。
【００５２】
さらに、基地局装置２０は、生成した合成通信データに含まれる通信内容データをコンテキスト記憶部２３に記憶した上り暗号鍵で復号化する（Ｓ３５）。基地局装置２０はさらに、合成通信データから通信制御用データを取り出し、該通信制御用データに基づく通信処理により、暗号鍵フィールドを取り除き、さらに復号化後の通信内容データにより通信内容データを置き換えてなる合成通信データをＩＰＮＷに対して送信する（Ｓ３６）。
【００５３】
以降、同様にして移動局装置１０と基地局装置２０との間で暗号化ＲＯＨＣによる通信が行われる（Ｓ３７以降）。この場合において、基地局装置２０は、シーケンス番号Ｂ０の下４ビット０を含む第２通信データが受信された場合、合成によりシーケンス番号Ａ０ではなく、シーケンス番号Ｂ０を取得する。基地局装置２０は、シーケンス番号は順次送信される合成通信データに連番で付与される番号であるということを予め知っており、下４ビットＦの第２通信データの次に下４ビット０の第２通信データが到来した場合、上４ビットに１を加算するのである。
【００５４】
次に、図４は、図３により開始した通信の継続中における移動局装置１０及び基地局装置２０の処理のシーケンスを示す図である。この図では、合成通信データの再送信について説明する。
【００５５】
移動局装置１０は、引き続き次の通信内容データを取得する（Ｓ５０）。移動局装置１０は、第１通信データを省略し、上り暗号鍵で暗号化した通信内容データを含む第２通信データのみからなるパケット（圧縮パケット）を基地局装置２０に対して送信する（Ｓ５１，Ｓ５２）。なお、このときのシーケンス番号はＢ０であるとする。
【００５６】
Ｓ５２で送信した第２通信データが通信途中で失われてしまうと、移動局装置１０は本来受信すべきＡＣＫを受信しないことになる。移動局装置１０は時間を計時しながらＡＣＫの受信を待機しており、ＡＣＫが受信されないため計時された時間が所定時間を超えてタイムアウトし（Ｓ５３）、基地局装置２０は受信に失敗したと判断する（Ｓ５４）。
【００５７】
ここでは、以降同様に、シーケンス番号Ｂ２乃至ＢＦまでの所定回数（ここでは２４＝１６回）分の第２通信データの受信に基地局装置２０が失敗したと判断されたとする（Ｓ５６乃至Ｓ５９）。
【００５８】
すると、移動局装置１０は、今後第２通信データを送信し続けても基地局装置２０における第１通信データと第２通信データの合成は失敗すると判断する（Ｓ６０）。シーケンス番号Ｃ０に対応する第２通信データを送信し、基地局装置２０に受信されたとしても、基地局装置２０はシーケンス番号Ｂ０を取得してしまうからである。
【００５９】
今後第２通信データを送信し続けても基地局装置２０における第１通信データと第２通信データの合成は失敗すると判断した場合、移動局装置１０は、新たな上り暗号鍵を取得する（Ｓ６１）。そして、取得した新上り暗号鍵と、次の通信内容データ（Ｓ６２）を該新上り暗号鍵で暗号化したものと、を含む合成通信データを基地局装置２０に対して送信する（Ｓ６３，Ｓ６４）。この合成通信データに含まれるシーケンス番号は、ＢＦから１増えてＣ０となる。
【００６０】
基地局装置２０は、移動局装置１０から送信された合成通信データを受信し、ＡＣＫを返信する（Ｓ６５）とともに、該合成通信データを構成する第１通信データをコンテキスト記憶部２３に記憶させる（Ｓ６７）。これにより、シーケンス番号の上４ビットＣ及び新上り暗号鍵がコンテキスト記憶部２３に記憶される。基地局装置２０はさらに、生成した合成通信データに含まれる通信内容データをコンテキスト記憶部２３に記憶した新上り暗号鍵で復号化する（Ｓ６８）とともに、合成通信データから通信制御用データを取り出し、該通信制御用データに基づく通信処理により、暗号鍵フィールドを取り除き、さらに復号化後の通信内容データにより通信内容データを置き換えてなる合成通信データをＩＰＮＷに対して送信する（Ｓ６９）。
【００６１】
移動局装置１０は、こうして所定回数（ここではＳ６４の１回）にわたり合成通信データを送信したことにより、基地局装置２０のコンテキスト記憶部２３への第１通信データの記憶が完了したと判断する（Ｓ６６）。
【００６２】
以降の処理は、図３で説明したもの（Ｓ３０乃至Ｓ３６）と同様である（Ｓ７０以降）。
【００６３】
以上説明したように、移動体通信システム１では、暗号化情報は必ず第１通信データに含まれるので、データ送信装置（移動局装置１０）は通信データ中の暗号化情報を含める位置を検出する必要がなくなる。また、通信内容データを暗号化する場合、暗号化情報を該通信内容データと一緒に送信しては暗号化情報として意味をなさないところ、データ送信部１２が第２通信データを送信する際には暗号化情報を含む第１通信データは送信されないので、移動体通信システム１において送受信される暗号化情報は暗号化情報として機能する。結果として、移動体通信システム１では、通信装置の負荷を増大させることなく、不定期に暗号鍵の更新を行うことが可能になっている。また、移動体通信システム１では、合成通信データを送信する都度、暗号鍵を更新することができる。
【００６４】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態では暗号鍵フィールドを特段の暗号化せずに合成通信データに含めているが、移動局装置１０と基地局装置２０とが予め共通の暗号鍵（初期化暗号鍵）を保持するようにし、この初期化暗号鍵により暗号化フィールドを暗号化してもよい。
【００６５】
また、暗号化部１１００は、暗号化情報により示される暗号鍵と、コンテキスト記憶部１３に記憶される第１通信データの少なくとも一部と、に基づいて暗号鍵を生成し、生成した暗号鍵によって通信内容データを暗号化することとしてもよい。例えば、暗号化情報により示される暗号鍵ｋｙｏｃｅｒａと、共有予測可能フィールド１００１と、に基づいて新たな暗号鍵ｋｙｏｃｅｒａ１００１を生成し、これによって通信内容データを暗号化することとしてもよい。共有予測可能フィールドはコンテキスト記憶部２３にも記憶されているため、こうして生成された暗号鍵は基地局装置２０においても同様に生成することができるので、こうすることにより暗号強度を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態に係る移動体通信システムのシステム構成及び機能ブロックを示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るパケットの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る処理シーケンスを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る処理シーケンスを示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  移動体通信システム、１０  移動局装置、１１，２２  通信処理部、１２  データ送信部、１３，２３  コンテキスト記憶部、１４，２４  暗号化情報取得部、１５  ＡＣＫ受信部、２０  基地局装置、２１  データ受信部、２５  ＡＣＫ送信部、１１０  通信内容データ取得部、１２０  第１通信データ生成部、１２１  第２通信データ生成部、１２２  合成通信データ生成部、１２３  送信データ選択部、２１０  受信データ判断部、２１１  合成通信データ取得部、２２０  通信内容データ取得部、１１００  暗号化部、１２３０  記憶完了判断部、１２３１  合成通信データ再送判断部、２１００  第１通信データ書込部、２２００  復号化部。
【図１】
2007180876.tif 000003
【図２】
2007180876.tif 000004
【図３】
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【図４】
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