(57)【要約】【課題】第三者がネットワークに不正に参加するのを防ぐことができる端末認証システムを提供する。【解決手段】端末認証システム１００において、参加端末装置４００は、チケット配布装置２００へ、チケット配布装置２００からチケットを取得するチケット取得部４１４と、チケットをルータ端末装置３００に供給するチケット提出部４１５とを備え、チケット配布装置２００は、一方向チェーンからチケットとして生成されたハッシュ値を参加端末装置４００に配布するハッシュ値配布部２１５を備え、ルータ端末装置３００は、一方向チェーンの最後尾のハッシュ値を記憶するチケット記憶部３１２と、参加端末装置４００から供給されたチケット及びチケット記憶部３１２に記憶されている最後尾のハッシュ値に基づいて、チケットを認証するチケット認証部３１３とを備えたものである。【選択図】図１
2013211637.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末装置と、前記端末装置が置かれるネットワーク上に存在し、前記端末装置から送信される所定のデータを中継するルータ端末装置と、１又は複数の前記ルータ端末装置によって前記端末装置が認証されるチケットを配布するチケット配布装置とからなる端末認証システムにおいて、
前記端末装置は、
前記チケット配布装置へ、当該端末装置とリンクが確立される前記ルータ端末装置を識別する識別子を送信し、前記チケット配布装置から前記チケットを取得するチケット取得部と、
前記チケットを、当該端末装置とリンクが確立される前記ルータ端末装置に供給するチケット提出部と
を備え、
前記チケット配布装置は、
初期ベクトルから一方向性を備えた演算を繰り返し行うことにより生成される複数の値の連鎖からなる一方向チェーンから、インデックス番号と前記識別子とに基づいて前記チケットに該当する値を選択し、選択した値を前記端末装置に配布する値配布部を備え、
前記ルータ端末装置は、
前記一方向チェーンの最後尾の値を記憶するチケット記憶部と、
前記端末装置から供給された前記チケット及び前記チケット記憶部に記憶されている前記最後尾の値に基づいて、前記チケットを認証するチケット認証部と
を備えた
ことを特徴とする端末認証システム。
【請求項２】
前記端末装置は、
前記チケット配布装置又は前記ルータ端末装置と所定のデータを送受信する送受信部と、
前記ネットワークへの参加認証を求める認証要求を前記チケット配布装置に行う参加認証部と、
前記ネットワーク上で当該端末装置のリンクが確立される端末の識別情報を収集する隣接端末検出部と
を備え、
前記チケット取得部が、
前記識別子として、前記識別情報を、前記チケット配布装置に送信する
ことを特徴とする請求項１に記載の端末認証システム。
【請求項３】
前記チケット配布装置は、
前記端末装置又は前記ルータ端末装置と所定のデータを送受信する送受信部と、
ネットワークへの参加認証を求める認証要求により、接続元の終端である前記端末装置を認証する認証部と、
前記ルータ端末装置ごとに当該ルータ端末装置に固有の前記一方向チェーンを記憶する一方向チェーン記憶部と、
前記インデックス番号を記憶するインデックス管理部と
を備え、
前記値配布部が、
前記識別子及び前記インデックス番号に基づいて前記一方向チェーン記憶部から該当する前記値を読み出す
ことを特徴とする請求項１に記載の端末認証システム。
【請求項４】
前記ルータ端末装置は、
前記チケット認証部が、
前記値配布部が読み出した前記値を所定の一方向性関数で演算し、演算した結果と、前記最後尾の値とに基づいて、認証を行い、認証が成功したとき、演算した結果で、前記最後尾の値を置き換える
ことを特徴とする請求項１に記載の端末認証システム。
【請求項５】
ネットワーク上で端末装置とリンクが確立される端末の識別情報を収集する隣接端末検出部と、
初期ベクトルから一方向性を備えた演算を繰り返し行うことにより生成される複数の値の連鎖からなる一方向チェーンから、インデックス番号と前記識別情報とに基づいて前記端末が認証するチケットに該当する値を選択し、選択した値を配布するチケット配布装置へ、前記識別情報を送信し、前記チケット配布装置から前記チケットを取得するチケット取得部と、
前記チケットを隣接するルータ端末装置に供給するチケット提出部と
を備えた
ことを特徴とする端末装置。
【請求項６】
ネットワークに新規に参加する端末からの認証要求により、前記新規に参加する端末を認証する認証部と、
一方向チェーンは、初期ベクトルから一方向性を備えた演算を繰り返し行うことにより生成されるものであり、かつ、インデックス番号と、前記ネットワーク上で前記新規に参加する端末とリンクが確立されるルータ端末装置を識別する識別子とに基づいて、前記ルータ端末装置が認証するチケットに該当する値を前記一方向チェーンから選択可能であり、前記ルータ端末装置ごとに当該ルータ端末装置に固有の前記一方向チェーンを記憶する一方向チェーン記憶部と、
前記認証部で認証された前記新規に参加する端末に、前記ルータ端末装置が認証するチケットを、前記識別子及び前記インデックス番号に基づいて前記一方向チェーン記憶部から該当する前記値を読み出し、読み出した前記値を、前記認証部で認証された前記新規に参加する端末に配布する値配布部と
を備えた
ことを特徴とするチケット配布装置。
【請求項７】
端末装置と、前記端末装置がネットワーク上で認証されるチケットとして、初期ベクトルから一方向性を備えた演算を繰り返し行うことにより生成される複数の値の連鎖からなる一方向チェーンから、インデックス番号と識別子とに基づいて前記チケットに該当する値を選択し、選択した値を配布するチケット配布装置とを中継するルータ端末装置において、
前記一方向チェーンの最後尾の値を記憶するチケット記憶部と、
前記チケットを一方向性関数で演算し、演算した結果と、前記チケット記憶部に記憶されている前記最後尾の値とに基づいて、認証を行い、認証が成功したとき、演算した結果で、前記チケット記憶部に記憶されている前記最後尾の値を置き換えるチケット認証部と
を備えた
ことを特徴とするルータ端末装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、端末認証システム及び端末装置に関し、特に、クライアントを認証するチケットの生成に一方向チェーンを用いることにより、認証時の署名検証処理をハッシュ計算１回で済むと共に、クライアントを認証するチケットの偽造を困難にする端末認証システム及び端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ネットワーク社会のプラットホームとして、無線マルチホップネットワークが注目されている。無線マルチホップネットワークは、無線端末同士が一時的に構築するネットワークである。無線マルチホップネットワーク上では、複数の端末を中継するマルチホップ通信を行うことにより、直接電波が届かないような遠い場所にある端末と通信することが可能となる。
すなわち、無線マルチホップネットワークは、無線局がパケットを中継リレーすることにより、簡単に広域なエリアをカバーするネットワークを構築できるものである。
そこで、このような特性を生かすことで、環境モニタリング、災害時の救助隊用通信インフラ、及びスマートグリッドのシステムの一部等への活用が期待されている。
しかしながら、実用化への期待が高まる一方で、プロバイダや利用者にとっては、セキュリティ対策が主な関心事となっている。
【０００３】
セキュリティ対策を検討する際、セキュリティの３大要素が検討される。セキュリティの３大要素は、機密性、完全性、及び可用性である。この中でも、機密性及び完全性に深く関わってくる技術が、暗号技術である。暗号技術は、コンピュータを使って生活やビジネスを行うユーザの秘密を守り、情報の正しさを確かめるものである。
すなわち、暗号技術は、鍵を利用することで、データの秘匿や偽造又は改ざんの検査を行うために用いられるものである。
暗号技術で用いられる暗号方式には、大きく分けて２つある。１つは、共通鍵に基づく対称鍵暗号方式である。もう１つは、公開鍵に基づく非対称暗号方式である。このうち、無線マルチホップネットワークにおいては、計算量の観点を鑑み、データの機密性及び完全性を保護するために、対称鍵暗号方式を利用する場合が多い。
【０００４】
対称鍵暗号方式は、暗号通信を行う前に暗号通信を行う同士で事前に鍵を共有する必要がある。このような処理は、認証及び鍵共有である。
すなわち、認証及び鍵共有という処理は、認証によって通信しても良い端末か否かを判定し、通信しても良いと判定された端末に対しては、鍵共有によって対称鍵を用いた暗号通信の準備を行うものである。
【０００５】
また、無線マルチホップネットワークにおいては、正規ユーザの送信データと同じデータをサーバに送ることで正規ユーザになりすます攻撃である再生攻撃を考慮する必要がある。そこで、無線マルチホップネットワークでは、ホップ毎に暗号化を行う。そのためには、ユーザが利用する端末及び基地局だけではなく、ユーザが利用する端末に隣接するルータ端末とも認証及び鍵共有をする必要がある。
例えば、センサネットワークの標準規格の一つであるＺｉｇＢｅｅ（ＺＩＧＢＥＥ  ＡＬＬＩＡＮＣＥの登録商標）（例えば、非特許文献１参照）では、まず、ネットワークで共通の鍵を用意しておく。次に、ネットワークのデバイス間で信頼されているトラストセンタは、認証処理の後、ネットワーク共通鍵をネットワークに参加しようとする参加端末装置に対して配布する。そして、参加端末装置は、配布されたネットワーク共通鍵を用いることにより暗号化された通信を行う。このようにして、隣接した端末同士では、認証が省略される。
【０００６】
しかし、ネットワーク共通鍵を用いる処理は、セキュリティ上、問題が発生する。具体的には、ネットワーク共通鍵は、一度でも漏洩すると、ネットワーク全体を危殆化させてしまう。そこで、センサネットワークでは、ランダム鍵事前格納方式（例えば、非特許文献２〜５参照）が知られている。ランダム鍵事前格納方式は、隣接するルータ端末の鍵を共有し、共有した鍵を認証する方法である。ランダム鍵事前格納方式は、まず、鍵プールと呼ばれるＮ個の鍵の集合から各端末にそれぞれランダムにｍ個の鍵の集合を予め記憶させておく。次に、ランダム鍵事前格納方式は、ネットワークを構築する際、それぞれの端末が記憶しているｍ個の鍵の集合の中から共通に持つ要素鍵を用いて鍵を確立させる処理を行わせる。そして、ランダム鍵事前格納方式は、鍵確立の成功が返ってきたときに認証できたとする。
【０００７】
また、センサネットワークではあまり利用されないシステムであるが、ケルベロス認証システム（例えば、非特許文献６参照）も適用可能と考えられている。ケルベロス認証システムは、ユーザ情報を一元管理し、ユーザ情報を一元管理するサーバで認証を一度受ければ、その認証情報を他のサーバへアクセスするときにも利用できる仕組みである。すなわち、ユーザがサーバ毎に何度もログオンをしなくても済む仕組みである。
具体的には、ケルベロス認証システムは、サーバやユーザに関しての信頼関係の情報を一括して管理する鍵配送センタを備えている。鍵配送センタは、ユーザ端末からの認証を受け付ける認証サーバと、ユーザ端末が各サーバを利用するチケットを発行するチケット発行サーバとを有する。
まず、ユーザ端末は鍵配送センタの認証サーバに認証してもらう。例えば、正しいＩＤとパスワードで認証に成功すると、認証サーバはユーザ端末に対してチケット発行用チケットを発行する。
次に、ユーザ端末は鍵配送センタのチケット発行サーバに対して、チケット発行用チケットを送信し、実際にアクセスしたいサーバの利用権を請求する。このとき、チケット発行サーバは、ユーザ端末に対してチケットを発行する。
次に、ユーザ端末は発行されたチケットをアクセス先のサーバへ提出する。アクセス先のサーバは、ユーザ端末からチケットを受け取り、ユーザ端末を認識し、ユーザ端末に所定のアクセスを許可する。
【０００８】
すなわち、ケルベロス認証システムは、１台の認証サーバに対して認証をしておくことにより、後は、あるサービスを提供しているサーバにユーザがログオンする際、ユーザはいちいちＩＤとパスワードを入力しなくても、ユーザ端末がチケット発行サーバから発行されたチケットを提示することでログオンできる仕組みである。
つまり、ケルベロス認証システムをＺｉｇＢｅｅ（ＺＩＧＢＥＥ  ＡＬＬＩＡＮＣＥの登録商標）によるセンサネットワークで実現させた場合、トラストセンタで認証が完了した参加端末装置は、トラストセンタに隣接するルータ端末から認証用のチケットを交付してもらうことにより、ネットワークに参加することになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】ＺｉｇＢｅｅ  Ａｌｌｉａｎｃｅ，“ＺｉｇＢｅｅ  ２００７  Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ”，ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｚｉｇｂｅｅ．ｏｒｇ／Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｓ／ＺｉｇＢｅｅ／Ｏｖｅｒｖｉｅｗ．ａｓｐｘ
【非特許文献２】Ｌ．Ｅｓｃｈｅｎａｕｅｒ  ａｎｄ  Ｖ．Ｄ．Ｇｌｉｇｏｒ：“Ａ  Ｋｅｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｃｈｅｍｅ  ｆｏｒ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，”  Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  ９ｔｈ  ＡＣＭ  Ｃｏｎｆ．ｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ｐｐ．４１−４７，２００２．
【非特許文献３】Ｈ．ｃｈａｎ，Ａ．Ｐｅｒｒｉｇ  ａｎｄ  Ｄ．Ｓｏｎｇ：“Ｒａｎｄｏｍ  Ｋｅｙ  Ｐｒｅ−ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｓｃｈｅｍｅｓ  ｆｏｒ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，”Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  ２４ｔｈ  ＩＥＥＥ  Ｓｙｍｐ．  Ｏｎ  Ｓｅｃｕｒｉｔｙ  ａｎｄ  Ｐｒｉｖａｃｙ，ｐｐ．１９７−２１３，２００３．
【非特許文献４】松本律子，毛利寿志，楫勇一：“複数の小規模鍵プールからの鍵選択に基づくセンサノード鍵格納方式”  ２００６年  暗号と情報セキュリティシンポジウム（ＳＣＩＳ２００６），２００６．
【非特許文献５】松本律子，毛利寿志，楫勇一：“センサネットワークにおける有限幾何を利用した鍵事前格納方式”  信学技報ＩＳＥＣ２００６−８５（２００６−０９）
【非特許文献６】“Ｔｈｅ  Ｋｅｒｂｅｒｏｓ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ”，ＲＦＣ  １５１０  Ｋｅｒｂｅｒｏｓ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ランダム事前鍵格納方式においては、記憶してあるｍ個の集合の中で、隣接する端末と共通する要素を持たない場合が確率的に起こる虞がある。また、ランダム事前鍵格納方式においては、鍵が漏洩した場合には、第三者がネットワークに不正に参加する虞がある。
【００１１】
また、ケルベロス認証システムにおいては、チケット発行サーバが発行したチケットはデジタル署名を含んでいる。サービスを提供しているサーバであるサービスサーバは、個人を特定するデジタル署名を含んだチケットを検証することによりネットワークに参加しようとするクライアントを認証する。このような署名は、共通鍵ベースの署名アルゴリズム（例えば、ｄｅｓ−ｃｂｃ−ｍｄ４）で生成されている。そのため、鍵が漏洩した場合には、第三者がネットワークに不正に参加する虞がある。
【００１２】
したがって、暗号技術を用いたとしても、場合によっては、第三者がネットワークに不正に参加してしまうという問題点があった。
【００１３】
そのため、第三者がネットワークに不正に参加するのを防ぐことができる端末認証システム並びに端末装置、チケット配布装置及びルータ端末装置が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では、端末装置と、前記端末装置が置かれるネットワーク上に存在し、前記端末装置から送信される所定のデータを中継するルータ端末装置と、１又は複数の前記ルータ端末装置によって前記端末装置が認証されるチケットを配布するチケット配布装置とからなる端末認証システムにおいて、前記端末装置は、前記チケット配布装置へ、当該端末装置とリンクが確立される前記ルータ端末装置を識別する識別子を送信し、前記チケット配布装置から前記チケットを取得するチケット取得部と、前記チケットを、当該端末装置とリンクが確立される前記ルータ端末装置に供給するチケット提出部とを備え、前記チケット配布装置は、初期ベクトルから一方向性を備えた演算を繰り返し行うことにより生成される複数の値の連鎖からなる一方向チェーンから、インデックス番号と前記識別子とに基づいて前記チケットに該当する値を選択し、選択した値を前記端末装置に配布する値配布部を備え、前記ルータ端末装置は、前記一方向チェーンの最後尾の値を記憶するチケット記憶部と、前記端末装置から供給された前記チケット及び前記チケット記憶部に記憶されている前記最後尾の値に基づいて、前記チケットを認証するチケット認証部とを備えたものである。
【００１５】
本発明の端末認証システムにおいて、前記端末装置は、前記チケット配布装置又は前記ルータ端末装置と所定のデータを送受信する送受信部と、前記ネットワークへの参加認証を求める認証要求を前記チケット配布装置に行う参加認証部と、前記ネットワーク上で当該端末装置のリンクが確立される端末の識別情報を収集する隣接端末検出部とを備え、前記チケット取得部が、前記識別子として、前記識別情報を、前記チケット配布装置に送信するものである。
【００１６】
本発明の端末認証システムにおいて、前記チケット配布装置は、前記端末装置又は前記ルータ端末装置と所定のデータを送受信する送受信部と、ネットワークへの参加認証を求める認証要求により、接続元の終端である前記端末装置を認証する認証部と、前記ルータ端末装置ごとに当該ルータ端末装置に固有の前記一方向チェーンを記憶する一方向チェーン記憶部と、前記インデックス番号を記憶するインデックス管理部とを備え、前記値配布部が、前記識別子及び前記インデックス番号に基づいて前記一方向チェーン記憶部から該当する前記値を読み出すものである。
【００１７】
本発明の端末認証システムにおいて、前記ルータ端末装置は、前記チケット認証部が、前記値配布部が読み出した前記値を所定の一方向性関数で演算し、演算した結果と、前記最後尾の値とに基づいて、認証を行い、認証が成功したとき、演算した結果で、前記最後尾の値を置き換えるものである。
【００１８】
本発明の端末装置は、ネットワーク上で端末装置とリンクが確立される端末の識別情報を収集する隣接端末検出部と、初期ベクトルから一方向性を備えた演算を繰り返し行うことにより生成される複数の値の連鎖からなる一方向チェーンから、インデックス番号と前記識別情報とに基づいて前記端末が認証するチケットに該当する値を選択し、選択した値を配布するチケット配布装置へ、前記識別情報を送信し、前記チケット配布装置から前記チケットを取得するチケット取得部と、前記チケットを隣接するルータ端末装置に供給するチケット提出部とを備えたものである。
【００１９】
本発明のチケット配布装置は、ネットワークに新規に参加する端末からの認証要求により、前記新規に参加する端末を認証する認証部と、一方向チェーンは、初期ベクトルから一方向性を備えた演算を繰り返し行うことにより生成されるものであり、かつ、インデックス番号と、前記ネットワーク上で前記新規に参加する端末とリンクが確立されるルータ端末装置を識別する識別子とに基づいて、前記ルータ端末装置が認証するチケットに該当する値を前記一方向チェーンから選択可能であり、前記ルータ端末装置ごとに当該ルータ端末装置に固有の前記一方向チェーンを記憶する一方向チェーン記憶部と、前記認証部で認証された前記新規に参加する端末に、前記ルータ端末装置が認証するチケットを、前記識別子及び前記インデックス番号に基づいて前記一方向チェーン記憶部から該当する前記値を読み出し、読み出した前記値を、前記認証部で認証された前記新規に参加する端末に配布する値配布部とを備えたものである。
【００２０】
本発明のルータ端末装置は、端末装置と、前記端末装置がネットワーク上で認証されるチケットとして、初期ベクトルから一方向性を備えた演算を繰り返し行うことにより生成される複数の値の連鎖からなる一方向チェーンから、インデックス番号と識別子とに基づいて前記チケットに該当する値を選択し、選択した値を配布するチケット配布装置とを中継するルータ端末装置において、前記一方向チェーンの最後尾の値を記憶するチケット記憶部と、前記チケットを一方向性関数で演算し、演算した結果と、前記チケット記憶部に記憶されている前記最後尾の値とに基づいて、認証を行い、認証が成功したとき、演算した結果で、前記チケット記憶部に記憶されている前記最後尾の値を置き換えるチケット認証部とを備えたものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、チケットを一方向チェーンを用いて生成することにより、第三者がネットワークに不正に参加するのを防ぐことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における端末認証システム１００の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるチケット配布装置２００の機能構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１における一方向チェーンの概念を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるルータ端末装置３００の機能構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における参加端末装置４００の機能構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における無線マルチホップネットワーク上での簡易認証手続きの概略を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態１における無線マルチホップネットワーク上での簡易認証手続きの動作を説明するシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態１について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２４】
実施の形態１．
＜構成の説明＞
図１は、本発明の実施の形態１における端末認証システム１００の概略構成を示す図である。本発明の実施の形態１における端末認証システム１００は、トラストセンタであるチケット配布装置２００が参加端末装置４００−Ｊを認証する際、トラストセンタであるチケット配布装置２００により認証されたことを証明するチケットを参加端末装置４００−Ｊに渡し、参加端末装置４００−Ｊは渡されたチケットを隣接するルータ端末に提示するものである。
また、トラストセンタから参加端末装置４００−Ｊに渡されるチケットは、一方向チェーンにより生成されるため、認証時の署名検証処理がハッシュ計算１回で済むと共に、第三者によるチケットの偽造を困難とするものである。
【００２５】
図１に示すように、端末認証システム１００は、チケット配布装置２００、ルータ端末装置３００−Ａ、ルータ端末装置３００−Ｂ、ルータ端末装置３００−Ｃ、ルータ端末装置３００−Ｄ、及び参加端末装置４００−Ｊ等を備えている。
なお、ルータ端末装置が４台ある一例について説明していくが、ルータ端末装置の台数はこれに限定するものではない。
また、ルータ端末装置を特に指定しないときは、以後の説明において、ルータ端末装置３００と称することとする。
また、参加端末装置が１台ある一例について説明していくが、参加端末装置の台数はこれに限定するものではない。
また、参加端末装置を特に指定しないときは、以後の説明において、参加端末装置４００と称することとする。
なお、図１においては、ルータ端末装置３００及び参加端末装置４００について、ルータ端末３００及び参加端末４００と略記することとする。
ここで、カバーエリア９００は、ネットワークの通信可能な範囲を概略的に示したものであり、例えば、１０ｍから１００ｍ程度が通信可能な範囲である。
なお、通信可能な範囲はこれに限定するものではない。
【００２６】
＜チケット配布装置２００の構成＞
図２は、本発明の実施の形態１におけるチケット配布装置２００の機能構成を示す図である。図２に示すように、チケット配布装置２００は、送受信部２１１、認証部２１２、一方向チェーン記憶部２１３、インデックス管理部２１４、及びハッシュ値配布部２１５等を備えている。
チケット配布装置２００は、参加端末装置４００に所定のサーバへのアクセスを許可するチケットを配布するものである。チケット配布装置２００は、実質的には無線マルチホップネットワーク上に実現されるコーディネータかつトラストセンタとしての機能を担うことになる。
すなわち、所定のネットワーク上で、トラストセンタとなっているものが、チケット配布装置２００が実行する処理を行うこととなる。
【００２７】
具体的には、チケット配布装置２００は、参加端末装置４００の参加認証を行う。また、チケット配布装置２００は、参加認証の完了した参加端末装置４００と隣接するノードが、認証の完了した参加端末装置４００を認証するチケットを、認証の完了した参加端末装置４００に配布する。
【００２８】
送受信部２１１は、周囲に存在する端末等と無線マルチホップ通信を行うものである。例えば、８０２．１５．４無線通信規格に準拠したハードウェアと、プロトコルスタックと、所定のネットワーク層プロトコルとを有するものである。つまり、所定のプロトコルに準拠した通信を行うものである。
換言すれば、送受信部２１１は、近距離無線通信規格の一つであるＺｉｇＢｅｅ（ＺｉｇＢｅｅ  Ａｌｌｉａｎｃｅの登録商標）に準拠して動作する。
送受信部２１１は、例えば、後述するハッシュ値配布部２１５から供給された暗号化されたハッシュ値を参加端末装置４００に送信する。
【００２９】
認証部２１２は、参加端末装置４００−Ｊをエンド・ツー・エンドで認証するものである。
ここでいうエンド・ツー・エンドとは、一方のエンドシステムと反対側のエンドシステムとのことであり、通信における主要な機能を、接続元と接続先の互いの終端(例えば、エンドシステム、ノード、及びホスト等)で行なうというものである。
認証方式は、特に限定しないが、例えば、ＲＦＣ−４７６４に規定されているＥＡＰ−ＰＳＫ（Ａ  Ｐｒｅ−Ｓｈａｒｅｄ  Ｋｅｙ  Ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ  Ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）認証方式及びプロトコル等を用いることができるものである。
【００３０】
一方向チェーン記憶部２１３は、ルータ端末装置３００毎の一方向チェーンを、ルータ端末装置３００の識別情報と共に記憶するものである。
なお、一方向チェーンの概念については、図３を用いて後述する。
【００３１】
インデックス管理部２１４は、ルータ端末装置３００が現在記憶しているハッシュ値の、一方向チェーンにおけるインデックス番号を記憶するものである。インデックス管理部２１４は、ルータ端末装置３００が記憶するハッシュ値のインデックス番号が更新されるとき、一方向チェーンにおけるインデックス番号を記憶する。すなわち、インデックス管理部２１４は、インデックス番号についてルータ端末装置３００と同期をとる。
【００３２】
ハッシュ値配布部２１５は、インデックス管理部２１４に基づいて一方向チェーン記憶部２１３から該当するハッシュ値を読み出し、読み出したハッシュ値を暗号化して、暗号化したハッシュ値を送受信部２１１に供給するものである。
具体的には、まず、ハッシュ値配布部２１５は、参加認証の完了した参加端末装置４００−Ｊから１つ以上の隣接するルータ端末装置３００の識別子を送受信部２１１を介して受け取る。
次に、ハッシュ値配布部２１５は、受け取ったルータ端末装置３００の識別子に該当するルータ端末装置３００の現在のインデックス番号を、インデックス管理部２０４から読み出す。
次に、ハッシュ値配布部２１５は、読み出したインデックス番号よりも１つ少ないインデックス番号に該当するハッシュ値を一方向チェーン記憶部２１３から読み出す。
次に、ハッシュ値配布部２１５は、読み出したハッシュ値を参加端末装置４００だけが読めるように暗号化する。
次に、ハッシュ値配布部２１５は、暗号化したハッシュ値を、送受部２１１を介して参加認証の完了した参加端末装置４００に送信する。
なお、参加端末装置４００は、参加認証後には、チケット配布装置２００と鍵の共有を行っているか、又は別の手段で暗号鍵を共有しているものとする。例えば、チケット配布装置２００は、後述する暗号鍵ＫJを共有する。
【００３３】
一方向チェーン生成部２１６は、後述する一方向チェーンを生成するものである。つまり、一方向チェーン生成部２１６は、後述するハッシュ関数Ｈ（Ｍ）アルゴリズムに基づいた演算を行うものである。例えば、詳細については後述するルータ端末装置３００が無線マルチホップネットワークに参加認証完了後、一方向チェーン生成部２１６は、適応的に一方向チェーンを生成し、送受信部２１１を介して、一方向チェーンの各ハッシュ値をルータ端末装置３００に供給してもよい。
なお、ここでは、一方向チェーン生成部２１６は、チケット配布装置２００に含まれる一例について説明したが、これに限定するものではない。例えば、チケット配布装置２００の外部に、一方向チェーン生成部２１６が存在してもよい。また、一方向性チェーン生成部２１６による演算は、一方向性を備えた関数であればよく、上記ハッシュ関数Ｈ（Ｍ）アルゴリズムによる演算に限定されない。
また、一方向性チェーン生成部２１６による演算は、暗号学的ハッシュ関数の演算であるのがより望ましい。暗号学的ハッシュ関数の特性は、以下（１）〜（３）を満たす関数をいう。
（１）現像計算困難性（ｐｒｅｉｍａｇｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ、一方向性）：メッセージｍのハッシュ値ｈ＝ｈａｓｈ（ｍ）があるとき、ｈからｍを探すことが困難な特性。
（２）第２現像計算困難性（ｓｅｃｏｎｄ ｐｒｅｉｍａｇｅ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ)：入力ｍ１が与えられたとき、ｈａｓｈ（ｍ１）＝ｈａｓｈ（ｍ２）となるｍ２を探すことが困難な特性。
（３）衝突困難性：何でも良いのでｈａｓｈ（ｍ１）＝ｈａｓｈ（ｍ２）となる（ｍ１，ｍ２）の組を探すのが困難な特性。
【００３４】
＜一方向チェーンの説明＞
図３は、本発明の実施の形態１における一方向チェーンの概念を説明する図である。図３に示すように、一方向チェーンは、初期ベクトルＩＶAからハッシュ演算を繰り返し行うことにより構成されるハッシュ値の連鎖（ＨA,1、ＨA,2、・・・、ＨA,n）のことである。図１に示すＨ（Ｍ）はメッセージＭを引数とするハッシュ関数を意味するものとする。ハッシュ関数のアルゴリズムは、例えば、ハッシュ関数アルゴリズムＳＨＡ−１やＳＨＡ−２５６等のＳＨＡ（Ｆｅｄｅｒａｌ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  １８０−２：Ｓｅｃｕｒｅ  Ｈａｓｈ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）を適用することができるが、一方向関数の要求条件を満たしているものであれば特にアルゴリズムを限定しない。
なお、一方向チェーンを利用する場合、矢印１５０の順番にハッシュ値を利用するものとする。
また、ＨA,nのＡは、後述するように、隣接するルータ端末装置３００を識別するものである。
また、ＨA,nのｎは、上記で説明したインデックス番号のことである。
【００３５】
また、ハッシュ関数は、任意の長さを持つ入力から一定の長さのデータをハッシュ値として出力するものである。すなわち、ハッシュ関数は、任意の長さの送信メッセージを一定の長さ（固定長）の文字列（ビット列）に圧縮（要約）するときに使用される関数である。
また、ハッシュ関数の利用目的は、二つのデータが同じであるか否かの検証を高速化することにある。
なお、一方向チェーンで生成したチケットを用いた認証については、後述する。
【００３６】
＜ルータ端末装置３００の構成＞
図４は、本発明の実施の形態１におけるルータ端末装置３００の機能構成を示す図である。図４に示すように、ルータ端末装置３００は、送受信部３１１、チケット記憶部３１２、及びチケット認証部３１３等を備えている。
ルータ端末装置３００は、無線マルチホップネットワークにおいて、パケットを無線で中継リレーする端末である。
なお、ルータ端末装置３００は、すでに無線マルチホップネットワークへの参加認証が完了した端末である。
【００３７】
送受信部３１１は、周囲に存在する端末等と無線マルチホップ通信を行うものである。例えば、８０２．１５．４無線通信規格に準拠したハードウェアと、プロトコルスタックと、所定のネットワーク層プロトコルとを有するものである。つまり、所定のプロトコルに準拠した通信を行うものである。
換言すれば、送受信部３１１は、近距離無線通信規格の一つであるＺｉｇＢｅｅ（ＺｉｇＢｅｅ  Ａｌｌｉａｎｃｅの登録商標）に準拠して動作する。
送受信部３１１は、例えば、参加端末装置４００から送信されてきたチケットを受信し、詳細については後述するチケット認証部３１３に受信したチケットを供給する。
【００３８】
チケット記憶部３１２は、過去のハッシュ値を記憶するものである。チケット記憶部３１２は、ハッシュ値の初期値として、図３に示す一方向チェーンの最後尾であるＨA,nを記憶している。
なお、チケット記憶部３１２が、ハッシュ値を記憶する手段については特に限定しない。例えば、予め手動により設定されてもよい。また、例えば、ルータ端末装置３００が無線マルチホップネットワークに参加認証完了後、一方向チェーン生成部２１１が適応的に生成したハッシュ値を、チケット配布装置２００を介して供給されてもよい。
【００３９】
チケット認証部３１３は、参加端末装置４００から送信されたチケットの認証計算をするものである。例えば、新規の参加端末装置４００は、チケット配布装置２００による参加認証が完了後、新規の参加端末装置４００に隣接するルータ端末装置３００へチケットを送信する。そのとき、ルータ端末装置３００のチケット認証部３１３は、新規の参加端末装置４００から受信したチケットを認証用チケットとして認証計算を行うのである。
具体的には、チケット認証部３１３は、一方向チェーン生成部２１６によって一方向チェーンの生成に利用されたハッシュ関数Ｈ（Ｍ）アルゴリズムに基づいた演算を行うものである。
より具体的には、まず、チケット記憶部３１２に記憶されているハッシュ値がＨA,nのとき、参加端末装置４００から送受信部３１１を介してチケット認証部３１３にＨA,n-1がチケットとして送信される。
次に、チケット認証部３１３は、送信されたＨA,n-1に対して式（１）に示す演算を実行する。
Ｖ＝Ｈ（ＨA,n-1）・・・（１）
次に、チケット認証部３１３は、値Ｖと、チケット記憶部３１２から読み出した過去のハッシュ値ＨA,nとを比較する。
次に、チケット認証部３１３は、値Ｖと、チケット記憶部３１２から読み出した過去のハッシュ値ＨA,nとが一致する場合、認証成功とする。このとき、チケット認証部３１３は、チケット記憶部３１２に記憶されているハッシュ値を、ＨA,n-1で置き換える。一方、チケット認証部３１３は、値Ｖと、チケット記憶部３１２から読み出した過去のハッシュ値ＨA,nとが一致しない場合、認証失敗とする。このとき、チケット認証部３１３は、そのまま処理を中断し、チケット記憶部３１２の過去のハッシュ値ＨA,nも置き換えない。
なお、ここではチケット認証部３１３が過去のハッシュ値ＨA,nを置き換える一例について説明したが、これとは別に、上書き手段を設け、上書き手段が過去のハッシュ値ＨA,nを置き換えても良い。
【００４０】
＜参加端末装置４００の構成＞
図５は、本発明の実施の形態１における参加端末装置４００の機能構成を示す図である。図５に示すように、参加端末装置４００は、送受信部４１１、参加認証部４１２、隣接端末検出部４１３、チケット取得部４１４、及びチケット提出部４１５等を備えている。
参加端末装置４００は、チケット配布装置２００及び隣接するルータ端末装置３００に認証してもらうことにより、無線マルチホップネットワークに参加する通信端末である。
なお、参加端末装置４００は、本発明における端末装置に相当する。
【００４１】
送受信部４１１は、周囲に存在する端末等と無線マルチホップ通信を行うものである。例えば、８０２．１５．４無線通信規格に準拠したハードウェアと、プロトコルスタックと、所定のネットワーク層プロトコルとを有するものである。つまり、所定のプロトコルに準拠した通信を行うものである。
換言すれば、送受信部４１１は、近距離無線通信規格の一つであるＺｉｇＢｅｅ（ＺｉｇＢｅｅ  Ａｌｌｉａｎｃｅの登録商標）に準拠して動作する。
送受信部４１１は、例えば、チケット配布装置２００から送信されてきたチケットを受信し、ルータ端末装置３００にチケットを供給する。
【００４２】
参加認証部４１２は、認証要求パケットを送受信部４１１を介してチケット配布装置２００に送信し、チケット配布装置２００に参加認証を要求するものである。具体的には、チケット配布装置２００は、チケット配布装置２００の認証部２１２が実装する認証方式及びプロトコルと一致したものとする。それにより、チケット配布装置２００での認証が可能となる。
【００４３】
隣接端末検出部４１３は、隣接する端末の識別情報を収集するものである。隣接する端末の識別情報を収集するには、例えば、自機である参加端末装置４００に到達するビーコンフレームに含まれている識別情報等から収集する方法があるが、特に限定するものではない。
なお、ここでいう識別情報とは、例えば、ルータ端末装置３００の識別子である。ルータ端末装置３００の識別子とは、例えば、ルータ端末装置３００−Ａであれば、Ａに相当する情報のことである。より具体的には、ルータ端末装置３００−ＡのＭＡＣアドレス等である。ただし、ルータ端末装置３００−Ａの識別子はこれに限定するものではない。
【００４４】
チケット取得部４１４は、チケット配布装置２００からチケットを取得するものである。
具体的には、チケット取得部４１４は、隣接端末検出部４１３で検出した隣接するルータ端末装置３００の識別情報を、送受信部４１１を介して、チケット配布装置２００に送信する。また、チケット取得部４１４は、隣接端末検出部４１３で検出した隣接するルータ端末装置３００への認証に必要なチケットを、チケット配布装置２００からセキュアに、すなわち、盗聴や改ざんなく取得する。
より具体的には、チケット取得部４１４は、チケット配布装置２００との認証処理後、共有した暗号鍵ＫJで暗号化されたチケットを認証用チケットとして受信し、受信したチケットを復号化し、チケット提出部４１５へ供給する。
また、チケット取得部４１４は、隣接端末検出部４１３で収集した隣接する端末の識別情報、例えば、ルータ端末装置３００の識別子等をチケット配布装置２００に送信する。
【００４５】
チケット提出部４１５は、チケット配布装置２００から取得したチケットを、隣接するルータ端末装置３００へ、送受信部４１１を介して、供給するものである。
具体的には、チケット提出部４１５は、チケット取得部４１４から供給されたチケットを、隣接端末検出部４１３で検出した隣接するルータ端末装置３００に対して、送受信部４１１を介して送信する。
【００４６】
なお、チケット配布装置２００、ルータ端末装置３００、及び参加端末装置４００の各機能の処理は、図示しないＣＰＵ等を用いて実行されるものである。
【００４７】
＜動作の説明に用いる構成＞
図６は、本発明の実施の形態１における無線マルチホップネットワーク上での簡易認証手続きの概略を説明する図である。図７は、本発明の実施の形態１における無線マルチホップネットワーク上での簡易認証手続きの動作を説明するシーケンス図である。図６に示すように、端末認証システム１００は、チケット配布装置２００の下に４台のルータ端末装置３００−Ａ〜３００−Ｄがマルチホップネットワークを形成している。図６に示す実線矢印は、パケットの中継経路を示すものとする。参加端末装置４００−Ｊに隣接するルータ端末装置３００は、ルータ端末装置３００−Ａ、３００−Ｂ、３００−Ｃである。
次に、以下に説明する動作を想定する。
まず、参加端末装置４００−Ｊがチケット配布装置２００に対して参加認証を行う。
次に、参加端末装置４００−Ｊがチケット配布装置２００からチケットを取得する。
次に、参加端末装置４００−Ｊがルータ端末装置３００−Ａ、３００−Ｂ、３００−Ｃにチケットを提出する。
次に、ルータ端末装置３００−Ａ、３００−Ｂ、３００−Ｃがそれぞれ参加端末装置４００−Ｊの簡易認証を行う。
次に、参加端末装置４００−Ｊがルータ端末装置３００−Ａ、３００−Ｂ、３００−Ｃのそれぞれとリンク毎の鍵を確立する。
このように想定した動作について次に示す二つの前提条件下での動作を説明する。
なお、図７では、参加端末装置４００−Ｊを参加端末と簡略表記し、各ルータ端末装置３００をルータ端末と簡略表記するものとする。
【００４８】
＜前提条件＞
第一に、チケット配布装置２００は、ルータ端末装置３００−Ａ〜３００−Ｄの一方向チェーン情報を適当な方法、例えば、手動設定等で一方向チェーン記憶部２１３に記憶しておく。すなわち、チケット配布装置２００は、ハッシュ値の連鎖（ＨA,1、ＨA,2、・・・、ＨA,n）と、ハッシュ値の連鎖（ＨB,1、ＨB,2、・・・、ＨB,n）と、ハッシュ値の連鎖（ＨC,1、ＨC,2、・・・、ＨC,n）とを記憶しておく。
第二に、ルータ端末装置３００−Ａ、３００−Ｂ、３００−Ｃの各々のチケット記憶部３１２には、それぞれハッシュ値ＨA,n、ＨB,n、ＨC,nが記憶されているものとする。
【００４９】
＜動作の説明＞
今、端末認証システム１００は、チケット配布装置２００を無線マルチホップネットワークのコーディネータかつトラストセンタとして、チケット配布装置２００と、４台のルータ端末装置３００−Ａ〜３００−Ｄとでマルチホップネットワークを構築している。そこに、参加端末４００−Ｊが、ルータ端末装置３００−Ａ、３００−Ｂ、３００−Ｃと隣接するように置かれたとする。
【００５０】
１．ネットワーク探索
参加端末４００−Ｊは、まず、チケット配布装置２００に参加認証してもらうために、隣接端末検出部４１３で、ビーコンフレームを収集して最寄りのルータ端末装置３００を探索する。その結果、ここではルータ端末装置３００−Ｂを最寄りのルータ端末装置３００として選択するものとする。
【００５１】
２．エンド・ツー・エンド認証及び鍵確立
参加端末装置４００−Ｊは、参加認証部４１２で発行した認証要求パケットを、ルータ端末装置３００−Ｂに送信する。ルータ端末装置３００−Ｂは、チケット配布装置２００が参加端末装置４００−Ｊを認証する際、チケット配布装置２００と参加端末装置４００−Ｊとでやり取りされるパケットを中継する。
ルータ端末装置３００−Ｂは、参加端末装置４００−Ｊから送信された認証要求パケットをチケット配布装置２００宛として送信する。
認証要求パケットは、ルータ端末装置３００−Ｄを介してチケット配布装置２００へ送信される。
チケット配布装置２００は、参加端末装置４００−Ｊからの認証要求を受ける。
チケット配布装置２００の認証部２１２は、認証要求により、参加端末装置４００−Ｊの参加認証部４１２との間で所定の認証プロトコルを実行することとなる。
チケット配布装置２００の認証部２１２は、参加端末装置４００−Ｊを認証し、認証要求の返信を行い、参加端末装置４００−Ｊとチケット配布装置２００との間で暗号鍵、例えば、暗号鍵ＫJを確立させる。
なお、暗号鍵の確立に利用される鍵情報は、認証に用いられた秘密情報を利用しても良い。
【００５２】
３．チケット受領
一方、参加端末装置４００−Ｊのチケット取得部４１４は、収集した隣接するルータ端末装置３００−Ａ、３００−Ｂ、３００−Ｃの情報をチケット配布装置２００に送信する。
チケット配布装置２００のハッシュ値配布部２１５は、ルータ端末装置３００−Ａ、３００−Ｂ、３００−Ｃの次のチケットとして、それぞれＨA,n-1、ＨB,n-1、及びＨC,n-1を一方向チェーン記憶部２１３から読み出す。
チケット配布装置２００のハッシュ値配布部２１５は、エンド・ツー・エンドで確立させた暗号鍵により、読み出したＨA,n-1、ＨB,n-1、及びＨC,n-1を暗号化する。
チケット配布装置２００のハッシュ値配布部２１５は、暗号化したＨA,n-1、ＨB,n-1、及びＨC,n-1を参加端末装置４００−Ｊに送信する。
【００５３】
４．チケットの提出とチケット認証
参加端末装置４００−Ｊのチケット取得部４１４は、チケット配布装置２００から送信されたチケットを参加端末装置４００−Ｊのチケット提出部４１５に供給する。
参加端末装置４００−Ｊのチケット提出部４１５は、ルータ端末装置３００−Ａには、チケットＨA,n-1を平文で送信する。
参加端末装置４００−Ｊのチケット提出部４１５は、ルータ端末装置３００−Ｂには、チケットＨB,n-1を平文で送信する。
参加端末装置４００−Ｊのチケット提出部４１５は、ルータ端末装置３００−Ｃには、チケットＨC,n-1を平文で送信する。
なお、ここでいう平文とは、秘匿や隠蔽の処理が何も行われていないそのままのデータを意味するものとする。
ルータ端末装置３００−Ａは、参加端末装置４００−Ｊから送信されたチケットＨA,n-1をチケット認証部３１３に供給する。
ルータ端末装置３００−Ｂは、参加端末装置４００−Ｊから送信されたチケットＨB,n-1をチケット認証部３１３に供給する。
ルータ端末装置３００−Ｃは、参加端末装置４００−Ｊから送信されたチケットＨC,n-1をチケット認証部３１３に供給する。
各チケット認証部３１３は、受信したチケットをハッシュ計算する。
各チケット認証部３１３は、ハッシュ計算した結果と、チケット記憶部３１２から読み出した過去のハッシュ値（ＨA,n、ＨB,n、及びＨC,n）とが一致するか否かをそれぞれ検査する。
各チケット認証部３１３は、ハッシュ計算した結果と、チケット記憶部３１２から読み出した過去のハッシュ値（ＨA,n、ＨB,n、及びＨC,n）とが一致する場合、チケットの送信元である参加端末装置４００−Ｊが、チケット配布装置２００によって認証されたと判定する。一方、各チケット認証部３１３は、ハッシュ計算した結果と、チケット記憶部３１２から読み出した過去のハッシュ値（ＨA,n、ＨB,n、及びＨC,n）とが一致しない場合、チケットの送信元である参加端末装置４００−Ｊが、チケット配布装置２００によって認証されないと判定する。
【００５４】
上記の処理が簡易認証手続きである。
【００５５】
次に、そのように判定できる理由について説明する。
第１に、一方向チェーンを知っているのは、最初、一方向チェーンチケット生成部２１６と、チケット配布装置２００である。
第２に、チケットは、チケット配布装置２００と、参加端末装置４００との間で確立したエンド・ツー・エンドの暗号鍵、例えば、暗号鍵ＫJで暗号化されてから参加端末装置４００に送付されるものである。
このため、参加端末装置４００と、チケット配布装置２００との間のエンド・ツー・エンドの暗号鍵は漏洩していない。
また、チケット配布装置２００は、コンプロマイズされていない、すなわち、情報漏洩されていない限りにおいては、チケットの情報を知ることができるのは、チケット配布装置２００によって認証された端末しか存在しない。
このため、各チケット認証部３１３は、ハッシュ計算した結果と、チケット記憶部３１２から読み出した過去のハッシュ値（ＨA,n、ＨB,n、及びＨC,n）とが一致するか否かをそれぞれ検査することで、参加端末装置４００が、チケット配布装置２００によって認証されたか否かを判定できる。
【００５６】
＜効果の説明＞
本発明の実施の形態１においては、非対称鍵暗号方式を使っていない。そのため、認証処理を少ない計算量で処理できるため、無線マルチホップネットワークに適している。
本発明の実施の形態１においては、参加端末装置４００と、ルータ端末装置３００との間の認証には、暗号鍵を用いる代わりに、チケットを用いている。これにより、認証処理を高速化することができる。
ここでは、ルータ端末装置３００のチケット記憶部３１２に記憶されているチケット情報が漏洩した場合について、リスク評価をすることで、本発明の実施の形態１の効果について具体的に説明する。
【００５７】
今、仮に、攻撃者が何らかの手段を用いることにより、過去のチケット情報ＨA,nを取得したと想定する。
また、攻撃者の目的は、チケット配布装置２００が配布する予定のチケットＨA,n-1を偽造することにより、不正に認証してもらえるようにすることとする。
ところで、以下の式（２）の関係が成立する。
ＨA,n＝Ｈ（ＨA,n-1）・・・（２）
そのため、チケットの偽造可能性は、過去のチケット情報ＨA,nを知っている条件の下でチケット情報ＨA,n-1を計算できるか否かに帰着する。
例えば、ハッシュ関数のアルゴリズムとして、ハッシュ関数アルゴリズムＳＨＡ−１を適用することを考える。
ハッシュ関数アルゴリズムＳＨＡ−１は一方向性と入出力間の無相関性を十分に満たしていると想定する。
すなわち、ハッシュ関数アルゴリズムＳＨＡ−１で用いられるハッシュ関数は、逆の演算が極めて難しい関数である。
換言すれば、ここで用いられるハッシュ関数は、同じ関数の出力値を生成するような入力データの組を見つけることが大変難しい性質をもつ関数である。
このとき、上記の式（２）から分かるように、攻撃者がＨA,n-1を得るには、ハッシュ関数の出力から、その入力を求める問題に帰着させることである。
しかし、これは、ハッシュ関数の一方向性と無相関性によって、困難である。
よって、攻撃者がチケットＨA,n-1を偽造することは困難である。
したがって、隣接するルータ端末の認証は、認証時の署名検証処理が、ハッシュ計算１回で済むと共に、攻撃者によるチケットの偽造も困難なものとなる。
それ故に、第三者がネットワークに不正に参加するのを防ぐことができる。
なお、本発明の実施の形態１においては、一方向チェーン配布装置では、ノードごとの一方向チェーンをすべて記憶するようにしていたが、一方向チェーンの初期ベクトルＩＶAのみを記憶させておき、必要に応じて一方向チェーンを再構築させても良い。
【００５８】
以上のように、本実施の形態１では、参加端末装置４００と、参加端末装置４００が置かれるネットワーク上に存在し、参加端末装置４００から送信される所定のデータを中継するルータ端末装置３００と、１又は複数のルータ端末装置３００によって参加端末装置４００が認証されるチケットを配布するチケット配布装置２００とからなる端末認証システム１００において、参加端末装置４００は、チケット配布装置２００へ、当該参加端末装置４００とリンクが確立されるルータ端末装置３００を識別する識別子を送信し、チケット配布装置２００からチケットを取得するチケット取得部４１４と、チケットを、当該参加端末装置４００とリンクが確立されるルータ端末装置３００に供給するチケット提出部４１５とを備え、チケット配布装置２００は、初期ベクトルから一方向性を備えた演算を繰り返し行うことにより生成される複数の値の連鎖からなる一方向チェーンから、インデックス番号と識別子とに基づいてチケットに該当する値を選択し、選択した値を参加端末装置４００に配布する値配布部２１５を備え、ルータ端末装置３００は、一方向チェーンの最後尾の値を記憶するチケット記憶部３１２と、参加端末装置４００から供給されたチケット及びチケット記憶部３１２に記憶されている最後尾の値に基づいて、チケットを認証するチケット認証部３１３とを備えたことにより、第三者がネットワークに不正に参加するのを防ぐことができる。
【００５９】
実施の形態２．
実施の形態１との相違点は鍵確立方法である。
なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
【００６０】
鍵確立方法は特に限定するものではないが、例えば、一方向チェーンの要素ハッシュ値と、暗号アルゴリズムＥ（Ｋ，Ｍ）を組み合わせた方法がある。
ただし、Ｅ（Ｋ，Ｍ）は、メッセージＭを、鍵Ｋにより暗号化する関数とする。
この方法によれば、チケット配布装置２００と、ルータ端末装置３００とに鍵記憶部を新たに設け、例えば、参加認証直後に確立したエンド・ツー・エンドの暗号鍵を記憶していることを前提として、ルータ端末装置３００−Ａと、参加端末装置４００−Ｊとの間に確立される暗号鍵ＫAJを式（３）のように計算する。
ＫAJ＝Ｅ（ＫA，ＨA,n-1）・・・（３）
ただし、鍵ＫAは、チケット配布装置２００と、ルータ端末装置３００−Ａとが共有するエンド・ツー・エンドの対称鍵である。
暗号鍵ＫAJの共有については、参加端末装置４００−Ｊに対してはチケット配布装置２００がチケットＨA,n-1と共に暗号鍵ＫAJを送付する。
ルータ端末装置３００−Ａについては、鍵記憶部に記憶してある鍵情報ＫAを用いて上記の計算を行うことにより、暗号鍵ＫAJを計算させる。
これにより、参加端末４００−Ｊと、ルータ端末装置３００−Ａとの間で同一の鍵である暗号鍵ＫAJを共有したことになる。
ただし、この方法は、鍵ＫAが漏洩すると危殆化してしまう。そこで、ＫAJを用いて、さらに、別の鍵ＫAJ2を確立しておく。これにより、暗号化された別の鍵の情報をキャッチできていない攻撃者が後からＫAJを計算できたとしても、ＫAJ2は危殆化されない。このため、被害を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００  端末認証システム、１５０  矢印、２００  チケット配布装置、２１１、３１１、４１１  送受信部、２１２  認証部、２１３  一方向チェーン記憶部、２１４  インデックス管理部、２１５  ハッシュ値配布部、２１６  一方向チェーン生成部、３００、３００−Ａ、３００−Ｂ、３００−Ｃ、３００−Ｄ  ルータ端末装置、３１２  チケット記憶部、３１３  チケット認証部、４００、４００−Ｊ  参加端末装置、４１２  参加認証部、４１３  隣接端末検出部、４１４  チケット取得部、４１５  チケット提出部、９００  カバーエリア。
【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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