(57)【要約】  【課題】大容量の鍵ストレージを持たず、セキュリティ攻撃者が知り得ない使い捨て鍵を共有できる情報量的セキュリティ技術を使用した安全性・信頼性の高い保護制御計測システムを提供する。【解決手段】送信目的の本体データ２１を送信する際に、認証タグ生成手段１３は、本体データ２１と、鍵データ生成手段で生成した鍵データ２２とを使用して認証タグ２３を生成し、送受信手段１４は、本体データ２１に認証タグ２３を付加して送信データ２４として送信する。受信データ２４ａを受信した際に、送受信手段１４は受信データ２４ａを本体データ２１ａと認証タグ２３ａに分離し、認証タグ生成手段１３は比較対照用の認証タグ２３ｂを生成する。受信データ認証手段１５は、受信した認証タグ２３ａと比較対照用の認証タグ２３ａが一致するか否かを判定する。認証タグ生成に際して毎回異なる鍵データ２２を使用し、判定後は認証に使用した鍵データ２２を削除する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の保護制御計測を行う保護制御計測装置を含む複数の装置を伝送路で接続し、これら複数の装置間でデータの授受を行う保護制御計測システムにおいて、
各装置は、
電力系統の電気量をサンプリングし、本体データを生成する保護データ作成手段と、
前記保護データ作成手段によるサンプリングよりも高速でサンプリングすることにより高調波電流データを算出し、この高調波電流データから鍵データを作成する鍵データ生成手段と、
前記本体データと、前記鍵データ生成手段で生成された鍵データとを使用して認証タグを生成する認証タグ生成手段と、
前記生成した認証タグを、その生成に使用した本体データに付加して送信データとし、この送信データを前記伝送路に送信すると共に、前記伝送路からデータを受信して、この受信したデータを本体データと認証タグに分離する送受信手段と、
前記送受信手段により受信した受信データ中の本体データと認証タグ、および、前記鍵データ生成手段で生成した鍵データを使用して受信データの正当性を認証する受信データ認証手段を備え、
情報量的観点に基づくセキュリティ方式として、前記認証タグ生成手段によって認証タグを生成する際に使用する鍵データを毎回変更する方式が採用されると共に、前記受信データ中の本体データと認証タグと、前記鍵データ生成手段で生成した鍵データによる正当性の認証後に、前記鍵データを消去することを特徴とする保護制御計測システム。
【請求項２】
前記鍵データ生成手段中には、前記鍵データと共に、個々の鍵データを一意に特定する同数の鍵識別情報が保存されており、
前記送受信手段は、生成された認証タグと共に、この認証タグの生成に使用した鍵データを特定する鍵識別情報を前記本体データに付加して送信データとするように構成され、
前記受信データ認証手段は、受信した受信データ中の鍵識別情報により特定される鍵データを使用して受信データの正当性を認証するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の保護制御計測システム。
【請求項３】
前記鍵データ生成部において生成される鍵データは、固定的に与えられた共通の固定鍵行列と、当該設定数の使い捨て鍵ベクトルとに分離されており、
前記認証タグ生成手段は、本体データのベクトルをｘ、固定鍵行列をＵ、使い捨て鍵ベクトルをｖとした場合に、認証タグベクトルｙを、以下のベクトル演算で求める
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の保護制御計測システム。
ｙ＝ｘＵ＋ｖ
【請求項４】
前記受信データ認証手段により受信データが不正なデータであると判定した場合に、この受信データを破棄する手段と、不正判定結果をセキュリティ情報として記録する手段を有する
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の保護制御計測システム。
【請求項５】
前記各装置は、
予め設定された設定数の鍵データを保存する鍵データ保存手段を備え、
前記鍵データ生成手段において、算出した高調波電流データと、前記鍵データ保存手段に予め持たせた固定鍵情報との2つの情報から鍵データを生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の保護制御計測システム。
【請求項６】
前記鍵データ生成手段、認証タグ生成手段、送受信手段、受信データ認証手段を備えた前記装置の構成を有する複数の電気所の保護リレー装置を伝送路で接続し、各保護リレー装置により保護対象の電流、電圧サンプリングデータを他電気所の保護リレー装置と相互に送受信して電流差動演算を行う電流差動保護システムを構成する場合に、
各保護リレー装置は、
前記サンプリングデータを送信する際には、前記認証タグ生成手段により、送信目的の当該サンプリングデータと前記鍵データ生成手段で生成した１つの鍵データとを使用して認証タグを生成し、前記送受信手段により、生成した認証タグをその生成に使用したサンプリングデータに付加して送信データとし、
前記送受信手段によりデータを受信した際には、前記データ認証手段により、受信した受信データに含まれるサンプリングデータと認証タグ、および、前記鍵データ保存手段中に保存された鍵データを使用して受信データの認証を行い、正当な受信データである場合にのみそのサンプリングデータを使用して電流差動演算を行うように構成されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の保護制御計測システム。
【請求項７】
各保護リレー装置は、前記受信データ認証手段により受信データが不正なデータであると判定した場合に、この受信データの値を零として電流差動演算を行うように構成されていることを特徴とする請求項６に記載の保護制御計測システム。
【請求項８】
各保護リレー装置は、前記受信データ認証手段により受信データが不正なデータであると判定した場合に、遮断器へのトリップ指令をロックするように構成されている
ことを特徴とする請求項６に記載の保護制御計測システム。
【請求項９】
前記鍵データ生成手段、認証タグ生成手段、送受信手段、受信データ認証手段を備えた前記装置の構成を有する複数の制御装置を伝送路で接続し、各制御装置により制御用コンピュータまたは他の制御装置からの制御指令を受信して被制御機器を制御する変電所制御システムを構成する場合に、
各制御装置は、
請求項１に記載の鍵データ生成手段、認証タグ生成手段、送受信手段、受信データ認証手段を備えており、
前記制御指令を送信する際には、前記認証タグ生成手段により、送信目的の当該制御指令と前記鍵データ生成手段より生成された１つの鍵データとを使用して認証タグを生成し、前記送受信手段により、生成した認証タグをその生成に使用した制御指令に付加して送信データとし、
前記送受信手段によりデータを受信した際には、前記データ認証手段により、受信した受信データ中の制御指令と認証タグ、および、前記鍵データ生成手段中により生成された鍵データを使用して受信データの認証を行い、正当な受信データである場合にのみその制御指令を使用して被制御機器を制御するように構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の保護制御計測システム。
【請求項１０】
電力系統の保護制御計測を行うと共に、伝送路で接続された他の装置との間でデータの授受を行う保護制御計測装置において、
電力系統の電気量をサンプリングし、本体データを生成する保護データ作成手段と、
前記保護データ作成手段によるサンプリングよりも高速でサンプリングすることにより高調波電流データを算出し、この高調波電流データから鍵データを作成する鍵データ生成手段と、
前記本体データと、前記鍵データ生成手段により生成された１つの鍵データとを使用して認証タグを生成する認証タグ生成手段と、
生成した認証タグをその生成に使用した本体データに付加して送信データとし、この送信データを前記伝送路に送信すると共に、前記伝送路からデータを受信して、この受信したデータを本体データと認証タグに分離する送受信手段と、
前記送受信手段により受信した受信データ中の本体データと認証タグ、および、前記鍵データ生成手段で生成した鍵データを使用して受信データの正当性を認証する受信データ認証手段を備え、
情報量的観点に基づくセキュリティ方式として、前記認証タグ生成手段によって認証タグを生成する際に使用する鍵データを毎回変更する方式が採用されると共に、前記受信データ中の本体データと認証タグと、前記鍵データ生成手段で生成した鍵データによる正当性の認証後に、前記鍵データを消去することを特徴とする保護制御計測装置。
【請求項１１】
電力系統の保護制御計測を行うと共に、伝送路で接続された他の装置との間でデータの授受を行う保護制御計測装置のデータ伝送方法において、
前記保護制御計測装置は、電力系統の電気量をサンプリングし、本体データを生成する保護データ作成手段と、
前記保護データ作成手段によるサンプリングよりも高速でサンプリングすることにより高調波電流データを算出し、この高調波電流データから鍵データを作成する鍵データ生成手段とを備え、
前記保護制御計測装置によって、
前記本体データと、前記鍵データ生成手段により生成された１つの鍵データとを使用して認証タグを生成する認証タグ生成処理と、
生成した認証タグをその生成に使用した本体データに付加して送信データとし、この送信データを前記伝送路に送信する送信処理と、
前記伝送路からデータを受信して、この受信したデータを本体データと認証タグに分離する受信処理と、
受信した受信データ中の本体データと認証タグ、および、前記鍵データ生成手段において作成した鍵データを使用して受信データの正当性を認証する受信データ認証処理を行い、
情報量的観点に基づくセキュリティ方式として、前記認証タグ生成手段によって認証タグを生成する際に使用する鍵データを毎回変更する方式が採用されると共に、前記受信データ中の本体データと認証タグと、前記鍵データ生成手段で生成した鍵データによる正当性の認証後に、前記鍵データを消去することを特徴とする保護制御計測装置のデータ伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、通信ネットワークで接続された複数の装置からなるシステムに関するものであり、特に、電力系統の保護制御計測システムと装置、およびデータ伝送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、保護制御計測システムにおいても、イーサネット（登録商標）やＴＣＰ／ＩＰなどの汎用ネットワーク技術を適用する例が増加している。この場合に必ず問題となるのが、サイバーセキュリティ対策である。電力用通信のセキュリティ技術については、ＳＨＡ（Secure Hash Algorithm）アルゴリズムを用いた認証方式が、非特許文献１で規定されている。
【０００３】
しかし、非特許文献１で規定しているＳＨＡなどの、現在主流となっている各種のセキュリティアルゴリズムは、非特許文献２で記述されているように、計算量に基づいて安全性を保証するものである。したがって、将来的に、計算機の性能が向上したり、またはそのセキュリティアルゴリズムを解くためのより高速な手法が発見されたりした場合には、計算量に基づくそれらのセキュリティアルゴリズムは、セキュリティ面で不安全になってしまい、別の安全なアルゴリズムに変更しなければならない。
【０００４】
一般的にセキュリティ対策では秘匿、認証、完全性の３つを考える必要があるが、保護制御計測システムはそのミッションクリティカルな性格上、データの秘匿よりも認証が重要となる。そこで特許文献１では、計算量に依存せずに、情報量によって安全性を保証するメッセージ認証方式を保護制御システムに適用することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６６４８６号公報
【非特許文献１】IEC62351“Power systems management and associated informationexchange - Data and communications security”
【非特許文献２】D.R. Stinson,「暗号理論の基礎」(ISBN4-320-02820-1),（原著：”CRYPTOGRAPHY: Theory and Practice”）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発明では、セキュリティ攻撃者が知り得ない使い捨て鍵を、データ送受信を行う各リレー同士が共有し続ける必要がある。そのため、システムが稼働中に必要となる鍵データを予め保護リレー装置に持たせておく為には、各保護リレー装置に大容量の鍵ストレージを持たせなければならない。また仮にそのようなストレージを持たせることが出来たとしても、システム稼働の間（保護リレーシステムの場合15年から20年）、ストレージ内の鍵データを安全に保管し続けることにはコストがかさむ。
【０００７】
他の方法として、保護リレー装置に大容量の鍵ストレージを持たせずに、鍵データを保護リレー装置同士で共有する為に、例えばDiffie-Hellman鍵共有方式のような鍵共有プロトコルを使用することも考えられるが、このようなプロトコルはその安全性を計算量に依存しているので、結局メッセージ認証スキーム全体では計算量によって安全性を保証することになってしまう。
【０００８】
本発明の実施形態は以上の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、情報量的安全性の枠組みを維持したまま、データ送受信を行う各保護リレー装置が大容量の鍵ストレージを持たずに、セキュリティ攻撃者が知り得ない使い捨て鍵を共有できる情報量的セキュリティ技術を構築し、そのような情報量的セキュリティ技術を使用した安全性・信頼性の高い保護制御計測システムと装置、およびデータ伝送方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の実施形態は、電力系統の保護制御計測を行う保護制御計測装置を含む複数の装置を伝送路で接続し、これら複数の装置間でデータの授受を行う保護制御計測システムにおいて、各装置は、電力系統の電気量をサンプリングし、本体データを生成する保護データ作成手段と、前記保護データ作成手段によるサンプリングよりも高速でサンプリングすることにより高調波電流データを算出し、この高調波電流データから鍵データを作成する鍵データ生成手段と、前記本体データと、前記鍵データ生成手段で生成された鍵データとを使用して認証タグを生成する認証タグ生成手段と、前記生成した認証タグを、その生成に使用した本体データに付加して送信データとし、この送信データを前記伝送路に送信すると共に、前記伝送路からデータを受信して、この受信したデータを本体データと認証タグに分離する送受信手段と、前記送受信手段により受信した受信データ中の本体データと認証タグ、および、前記鍵データ生成手段で生成した鍵データを使用して受信データの正当性を認証する受信データ認証手段を備え、情報量的観点に基づくセキュリティ方式として、前記認証タグ生成手段によって認証タグを生成する際に使用する鍵データを毎回変更する方式が採用されると共に、前記受信データ中の本体データと認証タグと、前記鍵データ生成手段で生成した鍵データによる正当性の認証後に、前記鍵データを消去することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る保護制御計測システムの構成を示すブロック図。
【図２】図１に示す保護制御計測システムにおける特徴的なデータ処理とデータの流れを示す図。
【図３】図１に示す保護制御計測装置間で送信される送信データのフォーマットを示す図。
【図４】図１に示す保護制御計測システムで使用する具体的な鍵データテーブルを示す図。
【図５】第２の実施形態に係る保護制御計測システムの受信側装置における特徴的なデータ処理とデータの流れを示す図。
【図６】第３の実施形態に係る保護制御計測システムにおける特徴的な認証タグ生成アルゴリズムと認証アルゴリズムを示す図。
【図７】図６に示す認証タグ生成アルゴリズムによるベクトル演算の具体例を示す図。
【図８】第４の実施形態に係る保護制御計測システムの特徴的なデータ処理とデータの流れを示す図。
【図９】図８に示す受信側装置における送受信手段と受信データ認証手段による特徴的なデータ処理を示すフローチャート。
【図１０】第６の実施形態に係る電流差動保護システムの特徴的なデータ処理とデータの流れを示す図。
【図１１】図１０の電流差動保護システムのより具体的なイメージを示す図。
【図１２】図１１に示す第６の実施形態の変形例における特徴的なデータ処理を示すフローチャート。
【図１３】図１１に示す第６の実施形態の変形例における特徴的なデータ処理を示す論理回路図。
【図１４】第７の実施形態に係る変電所制御システムの特徴的なデータ処理とデータの流れを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の保護制御計測システムを適用した複数の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
【００１２】
１．第１の実施形態
［１−１．構成］
［システム構成］
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係る保護制御計測システムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、保護制御計測システムは、同一構成の複数台の保護制御計測装置１１，１２と、これらを接続する伝送路２から構成される。伝送路２は、光ファイバ、マイクロ波、電力線などの各種の媒体から構成されている。保護制御計測装置１１，１２間で授受される具体的な送信目的データは、例えば、送電線３の両端子にて計測した送電線電流データ、あるいは遮断器遮断指令、変電所の機器状態などの各種の保護制御用データである。本明細書中では、このような送信目的の保護制御用データを「送信目的データ」または「（送信目的の）本体データ」と称している。
【００１３】
保護制御計測装置１１，１２は、それぞれ変電所Ａ，Ｂに設置される。保護制御計測装置１１，１２は、サンプルホールド回路４１，４２、Ａ／Ｄコンバータ５１，５２、保護データ生成部６１，６２、鍵データ生成部７１，７２、認証タグ生成手段８１，８２、送受信手段９１，９２，受信データ認証手段１０１，１０２、保護演算部１１１，１１２を備えている。
【００１４】
本実施形態においては、情報理論的観点に基づくセキュリティ方式として、次のような鍵データ使用方式を採用した認証タグ生成アルゴリズムを使用する。すなわち、一つには認証タグ生成手段８１，８２によって認証タグを生成する際に使用する鍵データ２２を鍵生成手段７１，７２により生成する方式が採用される。個々の鍵データ２２は、伝送路２を伝送するサンプリングデータよりも高速でサンプリングして伝送路を流れる高調波を算出し、この高調波データを鍵データ２２として使用する。このような情報理論的観点に基づくセキュリティ方式を採用した認証タグ生成アルゴリズムを実現するために、保護制御計測装置１１，１２は、以下のような機能を有する。
【００１５】
［保護制御計測装置１１，１２］
保護制御計測装置１１，１２は、サンプリング手段として、サンプルホールド回路４１，４２とＡ／Ｄコンバータ５１，５２とを備える。サンプルホールド回路４１，４２は、送電線の電流値の瞬時値を所定の間隔で測定する。サンプルホールド回路４１，４２は、この測定した電流をＡ／Ｄコンバータ５１，５２におけるＡＤ変換の間、測定値をホールドし出力電流として出力する。Ａ／Ｄコンバータ５１，５２は、サンプルホールド回路４１，４２が出力した出力電流をデジタル値にＡＤ変換する。Ａ／Ｄコンバータ５１，５２は、電流値の瞬時値を一定のレートでサンプリングし、瞬時値データ２０として出力する。本実施形態では、１２．８ｋＨｚで１６ビットのデジタルデータとしてサンプリングされる。
【００１６】
保護データ生成手段６１，６２には、サンプリングされた瞬時値データ２０が入力される。保護データ生成手段６１，６２では、瞬時値データ２０から電気角３０度に相当するサンプリングデータを抽出し、本体データ２１を生成する。本体データ２１は、送電線３に流れる電流の周波数が５０Ｈｚの場合は、６００Ｈｚとなる。本体データ２１は、認証タグ生成部７１，７２，送信手段９１，９２に出力される。
【００１７】
鍵データ生成手段７１，７２には、瞬時値データ２０が入力される。鍵データ生成手段７１，７２では、瞬時値データ２０から高調波成分を抽出する。抽出する高調波成分としては、保護データ生成手段６１，６２によるサンプリングよりも高速でサンプリングを行い、高調波のデータを抽出する。この高調波のデータは、攻撃者Ｅ１０１が保護リレー２を伝送するデータから演算できない次数以上高調波とする。この高調波成分を流れるデータを鍵データ２２として使用する。鍵データ２２は、鍵生成手段４１，４２内の鍵データテーブル（図示せず）に記憶されると共に、認証タグ生成手段８１，８２に対して出力する。
【００１８】
本実施形態では、電気角３０度に相当するサンプリングデータを抽出するため、保護制御計測装置１１，１２の伝送路２には、電気角３０゜のサンプリングデータしか流れない。故に、伝送路２を流れるデータからでは、シャノンのサンプリング定理より明らかなように、５次高調波までしか算出することはできず、６次以上の高調波を算出することは不可能である。
【００１９】
また、電力系統で観測される高調波のうち、十分な大きさをもつ高調波は、奇数倍である。そのため、鍵データ生成手段７１，７２で抽出する高調波を７次以上の高調波とする。基本波１サイクルを基準として７次、９次、１３次、１５次、１７次、・・・・の高調波が抽出される。この７次以上且つ奇数倍の高調波では、７次：２．３５８％、１１次：１．７３９％、１３次：１．３４７％、１７次：０．８０１％の範囲で高調波成分が変動する。
【００２０】
高調波成分の数値の変動が、各次数がフルスケールの最大何パーセント発生しうるか、に置き換える。保護制御計測装置１１，１２において算出する高調波の値も１６ビット幅で管理すると設定する。１６ビットデータのフルスケール値は、６５５３６であるので、例えば７次高調波の場合、２．３５８％というのはフルスケール値で約１５００に相当する。１５００は２＾１０から２＾１１の間に存在する値である。
【００２１】
従って、保護制御計測装置１１，１２の両端子に同じ電流が流れているとすると、７次高調波を採用した場合は敵Ｅ１０１から盗聴されずに約１０ビットの情報を、両端子の保護制御計測装置１１，１２は共有することができる。鍵データ生成手段７１，７２では、この１０ビットの情報を鍵データ２２とし、認証タグ生成手段８１，８２に対して出力する。採用する高調波成分は、７次のみだけではなく、７次以上且つ奇数倍の高調波であれば採用することができる。
【００２２】
認証タグ生成手段８１，８２は、送信目的の本体データ２１と鍵データ２２とを使用して認証タグ２３を生成する。また、他の保護制御計測装置から送信され送受信手段９１，９２が受信した受信データ２４ａ中の本体データ２１ａを受け取った場合に、受信データ２４ａ中の認証タグ２３ａと比較するための認証タグ２３ｂを生成する機能を有する。この比較対照用の認証タグ２３ｂは、受信データ２４ａ中の本体データ２１ａと自装置内の鍵データ生成手段７１，７２中に保存された鍵データ２２を使用して生成される。
【００２３】
送受信手段９１，９２は、認証タグ生成手段８１，８２によって生成した認証タグ２３をその生成に使用した本体データ２１に付加して送信データ２４とし、この送信データ２４を伝送路２に送信する機能と、伝送路２からデータ２４ａを受信して、この受信データ２４ａを本体データ２１ａと認証タグ２３ａに分離する機能を有する。
【００２４】
受信データ認証手段１０１，１０２は、送受信手段９１，９２により受信した受信データ２４ａ中の本体データ２１ａと認証タグ２３ａ、および、自装置内の鍵データ生成手段７１，７２で生成した鍵データ２２を使用して受信データ２４ａの正当性の認証判定を行い、判定結果２５を保護演算部１１１，１１２に出力する。この受信データ認証手段１０１，１０２は、具体的には、受信データ２４ａ中の認証タグ２３ａと、比較対照用の認証タグ２３ｂとを比較する。比較対照用の認証タグ２３ｂは、認証タグ生成手段８１，８２によって受信データ２４ａ中の本体データ２１ａと自装置内で生成した鍵データ２２から生成される。これらの認証タグ２３ａ，２３ｂが一致するか否かの判定を行い、判定結果２５を出力する。
【００２５】
なお、本明細書中および添付図面中において、受信側の本体データ、認証タグ、受信データを示す参照符号「２１ａ」、「２３ａ」、「２４ａ」中の符号「ａ」は、受信側の立場における受信データとそれに含まれるデータ（本体データと認証タグ）を送信側と区別するために使用している。また、受信データ中の本体データと自装置内の鍵データ２２から生成された比較対照用の認証タグを示す参照符号「２３ａ」中の符号「ｂ」は、受信データ「２１ａ」中の認証タグ「２３ａ」と区別するために使用している。
【００２６】
［作用］
［１−２．システム動作］
図２は、図１に示した保護制御計測システムにおいて、一方の保護制御計測装置１（以下には、送信側装置１Ｔと称する）から、他方の保護制御計測装置１（以下には、受信側装置１Ｒと称する）に送信目的の本体データ２１を送信する場合の特徴的なデータ処理とデータの流れを示す図である。なお、この図２以降の、データ処理の特徴とデータの流れを示す各添付図面においては、簡略化の観点から、各装置１内の構成については、各実施形態における特徴的なデータ処理を行う手段のみを示している。
【００２７】
図２に示すように、送信側装置１Ｔにおいて、認証タグ生成手段８１に送信目的の本体データ２１が入力されると、認証タグ生成手段８１は、鍵データ生成手段７１において生成した鍵データ２２を読み込む。これらの本体データ２１と鍵データ２２から認証タグ２３を生成する。生成した認証タグ２３とその元となった本体データ２１は、送受信手段９１に入力される。送受信手段９１は、入力された本体データ２１と認証タグ２３を組み合わせて送信データ２４を生成し、この送信データ２４を、伝送路２を介して受信側装置１Ｒに送信する。
【００２８】
また、受信側装置１Ｒにおいて、送受信手段９２は、送信側装置１Ｔから送信されたデータ２４を受信データ２４ａとして受信する。ここで、送受信手段９２は、受信データ２４ａを本体データ２１ａと認証タグ２３ａに分離して、本体データ２１ａを認証タグ生成手段８２に、認証タグ２３ａを受信データ認証手段１５にそれぞれ入力する。認証タグ生成手段８２に受信データ２４ａ中の本体データ２１ａが入力されると、認証タグ生成手段８２は、自装置１Ｒ内の鍵データ生成手段８２において生成した鍵データ２２を読み込み、これらの受信した本体データ２１ａと自装置内の鍵データ２２から比較対照用の認証タグ２３ｂを生成して受信データ認証手段１０２に入力する。
【００２９】
受信データ認証手段１０２は、入力された受信データ２４ａ中の認証タグ２３ａと比較対照用の認証タグ２３ｂとを比較して、これらの認証タグ２３ａ，２３ｂが一致するか否かの判定を行い、判定結果２５を出力する。
【００３０】
図３は、装置間で送信される送信データ２４のフォーマットを示す図である。この図３に示すように、送信データ２４は、物理層およびデータリンク層として付加されるヘッダとフッタに挟まれる形で、アプリケーション層として保護制御用データなどの本体データ２１と認証タグが加えられることにより構成されている。
【００３１】
［認証タグ生成アルゴリズム］
本実施形態において、情報量的観点に基づくセキュリティ方式を採用した認証タグ生成アルゴリズムは、本発明に係る重要な特徴である。特に、サンプリングした瞬時値データ２０から個々の鍵データ２２を生成することは、大量の鍵データ２２を保管、管理し続けることなく、認証タグ２３を利用したセキュリティ方式をとるために重要である。
【００３２】
以下には、このようなセキュリティ方式を採用した認証タグ生成アルゴリズムの作用効果を明示する観点から、図４に示すような具体的な鍵データテーブルを使用した認証タグ生成処理について順次説明する。
【００３３】
図４に示す鍵データテーブルは、送信目的の本体データ２１となる最大数「ｓ」個の送信目的データ「No.１」〜「No.ｓ」に対して、ｋ個の鍵データ「No.１」〜「No.ｋ」を用意した場合を示している。すなわち、鍵生成手段では、鍵データ「No.１」、「No.2」、「No.3」・・・・「No.k」と鍵データ２２を生成する。
【００３４】
ここで、図４に示す送信目的データの最大数「ｓ」は、送信目的データの取りうる総数であり、例えば、送信目的データが３２ビット長の場合、ｓは２32となる。また、認証タグ２３が取りうる総数をｍとすれば、認証タグ２３は２log mビットで表現される。例えば、ある送信目的データNo.ｙを送信する際、使用する鍵データ２２がNo.ｘであるとすると、送信目的データNo.ｙには、認証タグ２３として鍵データテーブルの認証行列の要素Ａxyを付加する。
【００３５】
以上の場合に、認証タグ生成手段８１，８２においては、最大でｍ種類の認証タグ２３が生成される可能性があり、そのためには、サンプリング毎に異なる鍵データ「No.１」〜「No.ｋ」を順番に使うことになる。
【００３６】
一方、相手装置から「No.１」の鍵データ２２より作成した認証タグ２３ａが付加された送信データ２４ａを受信した場合は、自装置内の「No.１」の鍵データ２２より作成した認証タグ２３ｂを選択し、それぞれの「No.１」の鍵データ２２から作成した認証タグ２３ａ，ｂを比較し、判定を行う。判定後は、鍵データテーブルより鍵データ「No.１」の情報を削除する。
【００３７】
［効果］
以上のような第１の実施形態によれば、次のような効果が得られる。まず、送信目的の本体データ２１と、この本体データ２１から生成された認証タグ２３とを組み合わせてなるデータを送信し、受信側では受信したデータ中の本体データ２１を元に生成した認証タグ２３と、受信データ中に含まれている認証タグ２３とを比較することで、伝送路上でのデータ改ざんの有無を検出できる。認証タグ２３を生成する際に使用する鍵データ２２は、データを送信する度に変更することで、計算量的観点ではなく情報量的観点からセキュリティを保証できる。
【００３８】
また、本実施形態で使用する鍵データ２２は、伝送路を観察しているセキュリティ攻撃者には予測不可能である。従って、送電線保護リレーシステムにおけるメッセージ認証方式に、この使い捨て鍵を用いた方式は、メッセージ認証スキーム全体で情報量によって安全性を保証することが可能になる。且つ、高調波は都度予測不可能な値に変化し続ける為、この方式によれば保護リレーシステムが稼働中は常に新しい使い捨て鍵が生成され続けることになる。この為、各保護リレー装置において大量の鍵データ２２を保管、管理し続ける必要が無く、大量の鍵データ２２の保管及び管理に必要となるコストの軽減も見込める。
【００３９】
したがって、第１の実施形態によれば、大量の鍵データ２２を保管、管理し続ける必要が無く、かつ、保護制御計測用として実装が容易な実用的な情報量的セキュリティ技術を構築し、そのような情報量的セキュリティ技術を使用した安全性・信頼性の高い保護制御計測システムと装置、およびデータ伝送方法を提供することができる。
【００４０】
［第２〜第７の実施形態］
以下に説明する第２〜第７の実施形態に係る保護制御計測システムは、いずれも、第１の実施形態と同様のシステム構成を有する保護制御計測システム（図１）であり、第２〜第５の実施形態は、処理・データ構成を部分的に変更、または、手段を追加した変形例であり、第６、第７の実施形態は、電流差動保護システムおよび変電所制御システムへの適用例である。そのため、第２〜第７の実施形態の説明においては、第１の実施形態と異なる特徴のみを記載し、第１の実施形態と同一部分については、基本的に説明を省略するものとする。
【００４１】
［第２の実施形態］
第２の実施形態は、送信側装置１Ｔと受信側装置１Ｒとの間で使用する鍵データ２２を一致させるために、鍵データ生成手段７１，７２で生成する鍵データ２２に、個々の鍵データ２２を一意に特定する鍵識別情報を追加したものである。鍵識別情報としては、鍵データ２２を生成した時刻情報を利用することができる。
【００４２】
図５は、このような第２の実施形態の特徴的なデータ処理とデータの流れを示す図であり、送信側装置１Ｔと受信側装置１Ｒは、同じ鍵データ情報テーブル２０１を保持している。鍵データ情報テーブル２０１には、複数の鍵データ２２と、個々の鍵データを一意に特定する鍵識別情報が含まれる。図５の例では、ｎ個の鍵データＫ１〜Ｋｎに対して、鍵識別情報の一例として、鍵データ２２を生成した時刻情報「ｔ１，ｔ２，…，ｔｎ」がそれぞれ付加されている。このような鍵データ情報テーブル２０１を使用した場合には、送信側装置１Ｔと受信側装置１Ｒでは、鍵を特定する鍵データ２２を生成した時刻情報ｔを含むデータが生成されることになる。
【００４３】
すなわち、送信側装置１Ｔにおいて、認証タグ生成手段８１は、本体データ２１と時刻情報ｔの鍵データ２２から認証タグ２３を生成した場合に、本体データ２１から生成された認証タグ２３と、使用した鍵データ２２を特定する時刻情報ｔからなるデータセット２０２を送受信手段９１に渡す。その結果、送受信手段９１で生成される送信データ２４には、本体データ２１と認証タグ２３、および、時刻情報ｔが含まれる。
【００４４】
また、受信側装置１Ｒにおいて、送受信手段９２は、受信データ２４ａを、本体データ２１ａと時刻情報ｔからなるデータセット２０３と認証タグ２３ａに分離して、データセット２０３を認証タグ生成手段８２に渡す。認証タグ生成手段８２は与えられた時刻情報ｔに基づいて、自装置内の鍵データ情報テーブル２０１から同じ時刻情報ｔの鍵データ２２を特定し、この時刻情報ｔの鍵データ２２と受信データ中の本体データ２１ａを使用して比較対照用の認証タグ２３ｂを生成する。
【００４５】
これにより、送信側装置１Ｔと受信側装置１Ｒとの間で、同じ鍵データ２２を使った認証処理が実現できる。
【００４６】
前述したように、第１の実施形態の認証方式においては、短い時間で区切って観測すれば、常に異なる鍵データ２２を使用して認証タグ２３を生成していることとなる。したがって、常に送受信側で使用する鍵データ２２を一致させる仕組みが必要である。
【００４７】
これに対して、以上のような第２の実施形態によれば、鍵データ２２を特定する時刻情報ｔを使用することにより、送信側と受信側で使用する鍵データ２２を確実に一致させることができる。例えば、万一、いずれかの保護制御計測装置が故障となり、一時的に伝送路が途絶えた後に復旧して送信を再開したとしても、本実施形態によれば、受信側で時刻情報ｔを鍵データ情報テーブル１０１から探すことで、送信側と同じ鍵データ２２を受信側で容易かつ確実に使用することができる。また、保護制御計測装置の運用を両端子で始める際にも、本実施形態によれば自動的に両端子で使用する鍵データ２２の同期がとれることになるため、信頼性、運用性の高い保護制御計測システムを提供できる。
【００４８】
［第３の実施形態］
第３の実施形態は、鍵データ２２を、共通に使用する固定鍵行列Ｕと、送信毎に変更する使い捨て鍵ベクトルｖに分離する特徴を有することにより、認証タグ２３および鍵データ２２のサイズを小さくして、認証タグ生成演算量を少なくするものである。
【００４９】
そして、鍵データ２２を固定鍵行列Ｕと使い捨て鍵ベクトルｖに分離した結果、認証タグ生成手段８１，８２（図１）による認証タグ生成アルゴリズムは、認証タグベクトルｙを以下のベクトル演算で求めるという特徴を有する。
ｙ＝ｘＵ＋ｖ
ここで
ｘ：本体データベクトル
Ｕ：固定鍵行列
ｖ：使い捨て鍵ベクトル
【００５０】
図６は、このような認証タグ生成アルゴリズムを用いた本実施形態において、送信側装置１Ｔと受信側装置１Ｒにおける特徴的な認証タグ生成アルゴリズムと認証アルゴリズムを示す図である。
【００５１】
この図６に示すように、送信側装置１Ｔにおいては、上記のような認証タグ生成アルゴリズム６１により固定鍵行列Ｕと使い捨て鍵ベクトルｖを用いて本体データベクトルｘから認証タグベクトルｙが生成され、送信データ（ｘ，ｙ）として送信される。
【００５２】
また、受信側装置１Ｒにおいては、受信データ（ｘ’，ｙ’）を受信した場合に、認証アルゴリズム６２により、自装置内の固定鍵行列Ｕと使い捨て鍵ベクトルｖを用いて受信データ（ｘ’，ｙ’）中の本体データベクトルｘ’から認証タグベクトルｙ”が生成され、受信データ（ｘ’，ｙ’）中の認証タグベクトルｙ’との比較により認証判定が行われる。
【００５３】
このような本実施形態においては、鍵データ２２を固定鍵行列Ｕと使い捨て鍵ベクトルｖに分離したことにより、使い捨て鍵ベクトルｖを操作するのみで、第１の実施形態により実現される認証タグ空間と同程度の大きな認証タグ空間を生成可能であるため、アタッカーに対して第１の実施形態と同程度の安全性・信頼性を確保できる。また、データ送信毎に変化させなければならない鍵データ２２は、使い捨て鍵ベクトルｖのみであり、換言すれば、１つの固定鍵行列Ｕと送信回数に応じた必要数の使い捨て鍵ベクトルｖにより、鍵データ２２を構成できる。
【００５４】
図７は、本実施形態による認証タグ生成アルゴリズムによるベクトル演算の具体例を示している。この図７の例においては、予め固定鍵行列Ｕが固定的に与えられており、ある本体データｘ（１，０，０，１，０）を送信するタイミングで、使い捨て鍵ベクトルｖが（０，１，０）であった場合、図中のように認証タグベクトルｙ（１，１，０）が生成される。受信側でも、受信データに対して同様の演算を実行して認証タグベクトルを算出し、受信データに付加されている認証タグベクトルと比較する。
【００５５】
以上のような本実施形態によれば、第１の実施形態と同等の効果が得られることに加えて、さらに、認証タグ２３および鍵データ２２のサイズを小さくして、認証タグ生成演算量も小さくすることができる。特に、本実施形態による認証タグ生成アルゴリズムは、ビット列の論理和と論理積をとるのみで認証タグベクトルを求められることから、高速演算可能であるため、保護制御計測装置のようなリアルタイム系、組み込み系の実装に適している。
【００５６】
［第４の実施形態］
前述した第１の実施形態では、受信側装置１Ｒにおいて、受信データ認証手段１５による認証の判定結果２５を出力する場合について説明したが、実際の受信側装置１Ｒでは、概して、受信データ２４ａ中の本体データ２１ａを用いて保護制御演算を行うアプリケーションを有する。
【００５７】
第４の実施形態は、このようなアプリケーションにおける不正データの使用を防止するために受信側装置におけるデータ処理に特徴を有するものであり、図８は、そのような受信側装置１Ｒにおける特徴的なデータ処理とデータの流れを示す図である。
【００５８】
図８に示すように、本実施形態は、アプリケーション３１に対して、受信データ２４ａ中の本体データ２１ａだけでなく、受信データ認証手段１０１，１０２の判定結果２５を与えることにより、受信データ２４ａが不正なデータである場合に、その受信データ２４ａをアプリケーション３１で破棄するようにしたものである。また、判定結果２５をセキュリティ情報ログ手段３２に保存するようにしたものである。
【００５９】
図９は、このように受信データ認証手段１０１，１０２の判定結果２５の取扱いに特徴を有する本実施形態において、受信側装置１Ｒにおける送受信手段９１，９２と受信データ認証手段１０１，１０２による特徴的なデータ処理を示すフローチャートである。
【００６０】
すなわち、受信側装置１Ｒで送受信手段９２によりデータを受信した場合（Ｓ９０１）に、受信データ認証手段１０２は、受信データ２４ａの認証処理を実行して（Ｓ９０２）、判定結果２５をセキュリティ情報ログとしてセキュリティ情報ログ手段３２に保存する（Ｓ９０３）。アプリケーション３１に対して、送受信手段９２から本体データ２１ａを渡すと共に、受信データ認証手段１０１から判定結果２５を渡す（Ｓ９０４）。
【００６１】
なお、図８中では、送受信手段９２からアプリケーション３１に本体データ２１ａを渡すデータの流れが記載されているが、受信データ認証手段１０２により判定結果２５と本体データ２１ａの両方を渡してもよい。いずれにしても、アプリケーション３１に本体データ２１ａと判定結果２５の両方を渡すことにより、アプリケーション３１は不正な受信データ中の本体データを破棄することができる。
【００６２】
以上のような本実施形態によれば、第１の実施形態と同等の効果が得られることに加えて、さらに、不正なデータを保護制御演算に使用することを防止できるため、保護制御計測装置の信頼性を向上できる。また、不正データ受信時の判定結果をセキュリティ情報ログとして保存することで、保存したログを利用してアタッカーの攻撃様相を分析することが可能となるため、例えば、認証タグ生成アルゴリズムをさらに強固にするために認証タグ２３のサイズを大きくする対策、あるいは、伝送路の監視などの各種の有効な対策を実施することが可能となる。
【００６３】
［第５の実施形態］
前述したように、第３または第４の実施形態の認証方式によれば、使用する鍵データ２２の内容あるいはそれを使用する認証タグ生成アルゴリズムに応じて、不当な受信データを誤って正当と判定してしまう確率を明示的に決めることができる。
【００６４】
したがって、第５の実施形態としては、例えば、図１中の認証タグ生成手段８１，８２に、使用する鍵データ２２の内容および認証タグ生成アルゴリズムを利用者によって設定できる機能を設ける。このような構成とすることにより、正当でない受信データを誤って正当と判断してしまう確率を、例えば、伝送路の誤り確率以下になるように設定することが容易に可能となる。
【００６５】
従来提案されている保護制御計測システム用のセキュリティシステムは、ＩＴ産業で提案されているものが多く、保護制御技術者が、そのアルゴリズムや検出確率を制御することはできなかった。しかし、認証タグ生成手段８１，８２に設定機能を設けた第５の実施形態によれば、アルゴリズムおよびこれから一意に決定される改竄なりすましの検出確率は、保護制御技術者でも容易に制御できることになる。
【００６６】
この場合の具体的な設定値としては、リレーの整定操作と同様に、例えば、Ｕ，Ｖ，確率Ｐ，…などのパラメータを順次整定していけばよい。例えば、伝送路の誤りが10-5であれば、10-6以上となるように各種パラメータを定めて入力していけば、アタッカーによる攻撃を実用上はほとんど無視できる程度に防止可能となる。
【００６７】
技術開発に伴い、保護制御計測用の通信インフラが将来的に変わっていったとしても、本実施形態によれば、情報理論的に安全な保護制御計測システムを通信インフラの変化に影響されずに運用でき、コンピュータの処理能力の増大に脅かされることもなく、装置納入後のセキュリティソフトウェアの変更も不要となる。したがって、経済性、信頼性、稼働率の高い保護制御計測システムを提供できる。
【００６８】
［第６の実施形態］
図１０は、本発明を適用した第６の実施形態に係る保護制御計測システムを示しており、特に、第１の実施形態の保護制御計測システムを電流差動保護システムに適用した場合の特徴的なデータ処理とデータの流れを示す図である。
【００６９】
この図１０に示すように、電流差動保護システムは、送電線２１０の両端に保護リレー装置２１１，２１２を設置し、これらの保護リレー装置２１１，２１２間で自端の電流／電圧データ２１３を送信目的データとして互いに送信することで、キルヒホッフの法則に基づいた送電線の保護を実施するシステムである。
【００７０】
送電線の保護を実施するために、保護リレー装置２１１，２１２は、電流差動演算手段２１４を備えており、この電流差動演算手段２１４によって、自端の電流／電圧データ２１３と相手端の電流／電圧データ２１３ａを用いた電流差動演算を行い、事故検出時には、電流差動演算手段２１４からトリップ指令２１５を出力して自端の遮断器２１６をトリップする。以下には、このような電流差動保護システムにおいて、一方の保護リレー装置２１１の電流／電圧データ２１３を他方の保護リレー装置２１２で受信して電流差動演算を行う場合の処理について説明する。
【００７１】
保護リレー装置２１１は、保護データ生成手段６１（図１）によって送電線２１０の自端の電流／電圧データ２１３を取り込む。そして、電流／電圧データ２１３と鍵データ２２を認証タグ生成手段８１に入力し、認証タグ２３を生成する。この認証タグ２３と電流／電圧データ２１３を送受信手段９１に与え、送受信手段９１によって、電流／電圧データ２１３と認証タグ２３を組み合わせてなる送信データ２４を相手端の保護リレー装置２１２に送信する。
【００７２】
保護リレー装置２１２は、相手端の保護リレー装置２１１からのデータを受信データ２４ａとして送受信手段９２で受信すると、その受信データ２４ａ中に含まれる、相手端の保護リレー装置２１１の電流／電圧データ２１３ａを電流差動演算手段２１４に渡す。同時に、その同じ電流／電圧データ２１３ａと鍵データ２２を認証タグ生成手段８２に入力して、比較対照用の認証タグ２３ｂを生成する。
【００７３】
生成した比較対照用の認証タグ２３ｂと、受信データ２４ａ中の認証タグ２３ａを受信データ認証手段１０２に入力し、受信データ認証手段１０２によって、これら２つの認証タグ２３ａ，２３ｂが一致するか否かの認証判定を行い、その判定結果２５を電流差動演算手段２１４に渡す。電流差動演算手段２１４には、保護データ生成手段６１（図１）によって取り込まれた自端の電流／電圧データ２１３も渡される。
【００７４】
電流差動演算手段２１４は、自端の電流／電圧データ２１３と、相手端の電流／電圧データ２１３ａを使って電流差動演算を実行し、送電線２１０の系統事故を検出した場合には、自端の遮断器２１６にトリップ指令２１５を出力する。
【００７５】
電流差動リレーシステムの場合、同時に逆方向の処理（保護リレー装置２１２が自端の電流／電圧データ２１３を保護リレー装置２１１に送信し、保護リレー装置２１１にて電流差動演算を実行し、系統事故を検出した場合は保護リレー装置２１１の自端の遮断器２１６をトリップする処理）も実行する。
【００７６】
図１１は、実際の電流差動リレーシステムに適用した場合のより具体的なイメージを示す。リレーが双方に自端の電気量データを送りあうことで保護システムを実現している。図中に吹き出しで示すフォーマット２２０は、イーサネット（登録商標）などの汎用の通信ネットワークの場合、１つの送信データ単位（フレーム）は、ヘッダ、電気量データ、認証タグ２３、およびＣＲＣ(Cyclic Redundancy Check)から構成されることを表す。イーサネットの場合、１フレームあたりの最大長は１５１４バイトであるので、図中での認証タグ２３の大きさ３２ビット（攻撃成功確率が１０-9）が、フレーム全体に占める割合はごくわずかであり、認証タグ２３を付加することで通信量に与える影響は殆どないことがわかる。
【００７７】
以上のような第６の実施形態によれば、送電線電流差動保護リレーのように、保護制御用データを伝送路を介して互いに送受信する保護リレーに対して有効なセキュリティ対策が可能となる。
【００７８】
［第６の実施形態の変形例］
図１２は、図１０に示す第６の実施形態の電流差動保護システムにおいて、判定結果２５が「認証タグ不一致」（不正なデータ）である場合に、相手端の電流／電圧データを零として電流差動演算を実施する処理を示すフローチャートである。判定結果２５が「認証タグ一致」（正当なデータ）である場合にのみ、受信した相手端の電流／電圧データを使って電流差動演算を実施する。このような処理を行うことにより、不正なデータを電流差動演算に使用することを防止できるため、より信頼性の高い電流差動保護システムを提供できる。
【００７９】
図１３は、図１０に示す第６の実施形態の電流差動保護システムにおいて、判定結果２５が「認証タグ不一致」の場合に、電流差動演算の演算結果に関わらず、遮断器２１６へのトリップ指令をロックする処理を表す論理回路図である。
【００８０】
通常のリレーでは、電流差動演算の結果をそのままトリップ指令として遮断器２１６に出力するが、この図１３に示す例では、電流差動演算の結果と認証の判定結果２５とをアンド演算し、その結果を遮断器２１６に出力することで、判定結果２５が「認証タグ不一致」の場合にのみ、遮断器１１６にトリップ指令を出さないようにできる。このような処理を行うことにより、不正なデータに基づく遮断器のトリップを防止できるため、より信頼性の高い電流差動保護システムを提供できる。
【００８１】
［第７の実施形態］
図１４は、本発明を適用した第７の実施形態に係る保護制御計測システムを示しており、特に、第１の実施形態の保護制御計測システムを変電所制御システムに適用した場合の特徴的なデータ処理とデータの流れを示す図である。
【００８２】
この図１４に示すように、変電所制御システムは、変電所外部の制御用コンピュータ１５０１から、変電所内に設置された制御装置１５０２に対して制御指令１５０３を送信することにより、制御装置１５０２が管轄する電力用設備を制御するシステムである。
【００８３】
図１４では、一例として、制御用コンピュータ１５０１からの制御指令１５０３に応じて、制御装置１５０２の制御指令出力手段１５０４から制御信号１５０５を出力して変電所内の遮断器２１６を開閉制御するシステムを示している。また、制御用コンピュータ１５０１には、操作端末１５０６が接続されている。以下には、この操作端末１５０６から捜査員が遮断器２１６の操作指令１５０３を発行した場合のシステムの動作について説明する。
【００８４】
制御用コンピュータ１５０１に接続された操作端末１５０６から操作員により遮断器１１６の制御指令１５０３が発行された場合、この制御指令１５０３は、制御用コンピュータ１５０１の送受信手段９１および認証タグ生成手段８１に入力される。認証タグ生成手段８１は、制御指令１５０３と鍵データ２２を使用して認証タグ２３を生成する。送受信手段９１は、制御指令１５０３と認証タグ２３を組み合わせてなる送信データ２４を制御装置１５０２に送信する。
【００８５】
制御装置１５０２は、制御用コンピュータ１５０１から送信されたデータを受信データ２４ａとして送受信手段９２で受信すると、その受信データ２４ａ中に含まれる制御用コンピュータ１５０１からの制御指令１５０３ａを制御指令出力手段１５０４と認証タグ生成手段１３に入力する。認証タグ生成手段８２は、受信した制御指令１５０３ａと鍵データ２２を用いて比較対照用の認証タグ２３ｂを生成する。生成した比較対照用の認証タグ２３ｂと、受信データ２４ａ中の認証タグ２３ａを受信データ認証手段１０２に入力し、受信データ認証手段１０２によって、これら２つの認証タグ２３ａ，２３ｂが一致するか否かの認証判定を行い、その判定結果２５を制御指令出力手段１５０４に渡す。
【００８６】
制御指令出力手段１５０４は、判定結果２５が「認証タグ一致」（正当な制御指令）の場合にのみ、受信した制御指令１５０３ａに沿った制御信号１５０５を遮断器２１６に対して出力する。
【００８７】
以上のような第７の実施形態によれば、伝送路の途中で制御指令が書き換えられた場合でも、その不正な制御指令により誤って機器を制御することを防止できる。したがって、信頼性の高い変電所制御システムを提供できる。
【００８８】
［他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。すなわち、図面に示した装置構成は本発明の実現に必要な最小限の機能構成を示す一例にすぎず、各手段の具体的なハードウェア構成およびソフトウェア構成は適宜選択可能である。例えば、以下のような変形例も包含する。
【００８９】
保護制御計測装置に鍵データ２２を保存する鍵データ保存手段を設け、鍵データ生成手段７１，７２において、算出した高調波電流データと、前記鍵データ保存手段に予め持たせた固定鍵情報との2つの情報から鍵データ２２を生成することも可能である。鍵データ２２を高調波電流データと、予め持たせた固定鍵情報とから生成することにより、鍵データ保存手段に保存する鍵データ２２の容量を抑えることができる。
【００９０】
また、本発明は、保護制御計測装置１１，１２の送受信手段として、物理的に分離した送信部と受信部を設ける構成や、送信用と認証用の認証タグ生成手段８１，８２を個別に設ける構成としても良い。
【００９１】
以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９２】
１１，１２    …保護制御計測装置
２            …伝送路
３            …送電線
４１，４２    …サンプルホールド回路
５１，５２    …A/Dコンバータ
６１，６２    …保護データ生成手段
７１，７２    …鍵データ生成手段
８１，８２    …認証タグ生成手段
９１，９２    …送受信手段
１０１，１０２…受信データ認証手段
１１１，１１２…保護演算部
Ｅ            …攻撃者
２０          …瞬時値データ
２１          …本体データ
２２          …鍵データ
２３          …認証タグ
２３ａ        …受信した認証タグ
２３ｂ        …比較対照用の認証タグ
２４          …送信データ
２４ａ        …受信データ
２５          …判定結果
【図１】
2013197759.tif 000003
【図２】
2013197759.tif 000004
【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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【図１４】
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