(57)【要約】可変長パケットを伝送するＰＯＮシステムにおいて、加入者側装置（１３）と局側装置（１５）との間で予め時刻を同期させておき、いずれか一方が生成した新暗号鍵を他方に伝達し、それぞれがこの新暗号鍵を記憶し、いずれか一方が他方に暗号鍵切替時刻を伝達し、それぞれがこの暗号鍵切替時刻に暗号を新暗号鍵に切り替える。そのため、可変長パケットを伝送するＰＯＮシステムであっても、加入者側装置（１３）と局側装置（１５）との間で暗号鍵の切り替えるタイミングを同期させることができる。
2005112336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の加入者端末を収容する加入者側装置と、１以上の加入者側装置を収容する局側装置とを備え、可変長パケットを伝送するＰＯＮシステムにおいて、
前記加入者側装置と前記局側装置との時刻情報を同期させる時刻合わせ手段と、
前記加入者側装置と前記局側装置のいずれか一方が生成した新暗号鍵を他方に伝達するとともに、前記加入者側装置と前記局側装置のそれぞれが前記新暗号鍵を記憶する暗号鍵更新手段と、
前記加入者側装置と前記局側装置のいずれか一方が他方に暗号鍵切替時刻を伝達し、前記加入者側装置と前記局側装置のそれぞれが前記暗号鍵切替時刻に暗号を前記新暗号鍵に切り替える鍵暗号鍵切替同期手段とを有し、
予め定められたタイミングで前記暗号鍵を切り替えながら前記加入者側装置と前記局側装置との間で前記可変長パケットの伝送を行う
ことを特徴とする暗号機能付きＰＯＮシステム。
【請求項２】
前記暗号鍵更新手段は、前記新暗号鍵を認証シーケンスの演算結果に基づいて生成することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の暗号機能付きＰＯＮシステム。
【請求項３】
前記演算結果は、前記パスワードのハッシュ値である
ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の暗号機能付きＰＯＮシステム。
【請求項４】
前記加入者側装置と前記局側装置のいずれか一方が他方に向けて新暗号鍵要求を送信し、前記他方がこれに応答して前記新暗号鍵を生成する
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の暗号機能付きＰＯＮシステム。
【請求項５】
前記局側装置及び前記加入者側装置は、前記新暗号鍵要求及びその応答にＯＡＭのメッセージを使用する
ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の暗号機能付きＰＯＮシステム。
【請求項６】
前記局側装置及び前記加入者側装置は、前記新暗号鍵要求及びその応答に、アプリケーションフレームのメッセージを使用する
ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の暗号機能付きＰＯＮシステム。
【請求項７】
前記演算結果は、前記パスワードのハッシュ値である
ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の暗号機能付きＰＯＮシステム。
【請求項８】
前記局側装置は、前記加入者側装置に暗号鍵切替時刻を含むメッセージ暗号鍵切替時刻メッセージを送信するとともに、前記暗号鍵切替時刻に基づいて新暗号鍵に切り替え、
前記前記加入者側装置は、前記暗号鍵切替時刻メッセージを受信し、該暗号鍵切替時刻メッセージに含まれる暗号鍵切替時刻に基づいて前記新暗号鍵に切り替える
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の暗号機能付きＰＯＮシステム。
【請求項９】
前記加入者側装置は、前記局側装置に暗号鍵切替時刻を含む連続する複数の暗号鍵切替時刻バーストを送信するとともに、前記暗号鍵切替時刻に新暗号鍵に切り替え、
前記局側装置は、前記暗号鍵切替時刻バーストを受信し、該暗号鍵切替時刻メッセージに含まれる暗号鍵切替時刻に基づいて前記新暗号鍵に切り替える
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の暗号機能付きＰＯＮシステム。
【請求項１０】
前記局側装置から前記加入者側装置に送信されるゲートメッセージに切替のバーストを示すフラグが挿入され、前記局側装置及び前記加入者側装置は前記フラグが示すバーストから前記新暗号鍵に切り替える
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の暗号機能付きＰＯＮシステム。
【請求項１１】
１以上の加入者端末を収容する加入者側装置と、１以上の加入者側装置を収容するとともにＩＰ網に接続される局側装置とを備え、可変長パケットを伝送するＰＯＮシステムの暗号化方法であって、
前記加入者側装置と前記局側装置との間で予め時刻を同期させておく時刻合わせ工程と、
前記加入者側装置と前記局側装置のいずれか一方が生成した新暗号鍵を他方に伝達し、前記加入者側装置と前記局側装置とがそれぞれ前記新暗号鍵を記憶する暗号鍵更新工程と、
前記加入者側装置と前記局側装置のいずれか一方が他方に暗号鍵切替時刻を伝達し、その後、前記加入者側装置と前記局側装置とがそれぞれ前記暗号鍵切替時刻に暗号を前記新暗号鍵に切り替える鍵暗号鍵切替同期工程とを有し、
予め定められたタイミングで前記暗号鍵を切り替えながら前記可変長パケットの伝送を行う
ことを特徴とするＰＯＮシステムの暗号化方法。
【請求項１２】
前記新暗号鍵は、認証シーケンスの演算結果に基づいて生成される
ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のＰＯＮシステムの暗号化方法。
【請求項１３】
前記演算結果として、ハッシュ値を用いる
ことを特徴とする請求の範囲第１２項に記載のＰＯＮシステムの暗号化方法。
【請求項１４】
暗号鍵更新工程は、前記加入者側装置と前記局側装置のいずれか一方が他方に向けて新暗号鍵要求を送信し、前記他方がこれに応答して前記新暗号鍵を生成する
ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のＰＯＮシステムの暗号化方法。
【請求項１５】
前記新暗号鍵要求には、ＯＡＭのメッセージが使用される
ことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のＰＯＮシステムの暗号化方法。
【請求項１６】
前記新暗号鍵要求には、アプリケーションフレームのメッセージが使用される
ことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のＰＯＮシステムの暗号化方法。
【請求項１７】
前記暗号鍵は、ハッシュ値に基づいて生成される
ことを特徴とする請求の範囲第１４項に記載のＰＯＮシステムの暗号化方法。
【請求項１８】
前記暗号鍵切替同期工程は、前記局側装置から前記加入者側装置に送信される暗号鍵切替時刻メッセージに基づいて行われる
ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のＰＯＮシステムの暗号化方法。
【請求項１９】
前記暗号鍵切替同期工程は、前記加入者側装置から前記局側装置に送信される連続する複数の暗号鍵切替時刻バーストに基づいて行われる
ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のＰＯＮシステムの暗号化方法。
【請求項２０】
前記暗号鍵切替同期工程は、前記局側装置から前記加入者側装置に送信されるゲートメッセージに切替のバーストを示すフラグが挿入され、前記局側装置及び前記加入者側装置は前記フラグが示すバーストから前記新暗号鍵に切り替えることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のＰＯＮシステムの暗号化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  この発明は、ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システム、より詳しくはギガビットイーサネット（登録商標）ＰＯＮ（Ｇｉｇａｂｉｔ  Ｅｔｈｅｒｎｅｔ  ＰＯＮ、以下ＧＥ−ＰＯＮ）システム等の可変長パケットを伝送するＰＯＮシステムの暗号化に関し、特に周期的な暗号鍵の更新に係る暗号機能付きＰＯＮシステム及びＰＯＮシステムの暗号化方法に関するものである。
【背景技術】  ＧＥ−ＰＯＮ方式に関しては、現在ＩＥＥＥにおいて標準化の最終段階にある。しかしながら、暗号化に関する規定は現在のところ特に定められていない。ＰＯＮシステムにおいては、局側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｌｉｎｅ  Ｔｅｒｍｉｎａｌ、以下「ＯＬＴ」という）と加入者側装置（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ｕｎｉｔ、以下「ＯＮＵ」という）との間で、データの送受信が行われる。そして、特にＯＬＴからＯＮＵへの方向（以下「下り」という）へのデータ伝送に関しては同報に行われるため、セキュリティ確保のために暗号化は必須の事項と考えられる。
一般に、ネットワークの暗号化においては、暗号が解かれることの無いように暗号鍵を周期的に切り替える方法が用いられる。この場合、暗号鍵の切り替えのタイミングが送信側と受信側とで正確に一致していないと伝送データが欠落することとなる。
例えば、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３．１においては、ＷＤＭ（Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ、波長分割多重技術）などを使用して、映像サービスを提供する広帯域ＰＯＮ（Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システム、いわゆるＢ−ＰＯＮ（Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）システムの暗号化に関して提案がされている。
第１図は上述ＩＴＵ−Ｔ勧告のＦｉｇｕｒｅ  １１（Ｇ．９８３．１−Ｆｒａｍｅ  ｆｏｒｍａｔ  ｆｏｒ  １５５．５２／１５５．５２  Ｍｂｉｔ／ｓ  ＰＯＮ）に示されるＯＮＵからＯＬＴへの方向（以下、「上り」という）での伝送データのフォーマット（上りフレーム）である。第１図に示されるように、Ｂ−ＰＯＮシステムにおいては、上りフレームは５６バイトの固定長セル（バーストデータ）を５３個伝送できる構成となっている。１つのバーストデータは、３バイトのオーバヘッドＯＨと５３バイトのデータ領域（ＡＴＭセルを挿入する領域）とで構成される。そのため、伝送データの位相の切れ目が非常に明確である。そして、この上り方向のデータ伝送は、各タイムスロット毎に一つのＯＮＵの伝送がＯＬＴによって予め許可される方式である。このため、ＯＮＵとＯＬＴとの間で暗号鍵の切り替えるタイミングを同期させることは非常に容易である。例えば、ＡＴＭセルの中に「所定数後のフレームから切り替える」といった暗号鍵の切替更新指示のメッセージを挿入しておくことにより、これを実現することができる（例えば、非特許文献１参照）。
【非特許文献１】  ＳＥＲＩＥＳ  Ｇ：ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＤＩＡ，ＤＩＧＩＴＡＬ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＮＥＴＷＯＲＫＳ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍｓ  −Ｄｉｇｉｔａｌ  ｓｅｃｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  ｄｉｇｉｔａｌ  ｌｉｎｅ  ｓｙｓｔｅｍ  −Ｏｐｔｉｃａｌ  ｌｉｎｅ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｆｏｒ  ｌｏｃａｌ  ａｎｄ  ａｃｃｅｓｓ  ｎｅｔｗｏｒｋｓ  Ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｏｐｔｉｃａｌ  ａｃｃｅｓｓ  ｓｙｓｔｅｍｓ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｐａｓｓｉｖｅ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ  ＩＴＵ−Ｔ  Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ  Ｇ．９８３．１（１９９８／１０）
しかしながら、本願の対象とする例えば上述のＧＥ−ＰＯＮに関しては、伝送データが可変長のパケットであるため、Ｂ−ＰＯＮシステムと同じ方法では、タイミングを同期させることができない。
本発明は上述のような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、伝送データが可変長のパケットであるシステムにおいて、ＯＮＵとＯＬＴとの間で暗号鍵の切り替えるタイミングを同期させることができる暗号機能付きＰＯＮシステム及びＰＯＮシステムの暗号化方法を提供することを目的とする。
【発明の開示】
本発明にかかる暗号機能付きＰＯＮシステムにあっては、可変長パケットを伝送するＰＯＮシステムにおいて、ＯＮＵとＯＬＴとの時刻情報を同期させる時刻合わせ手段と、ＯＮＵとＯＬＴのいずれか一方が生成した新暗号鍵を他方に伝達するとともに、ＯＮＵとＯＬＴのそれぞれが新暗号鍵を記憶する暗号鍵更新手段と、ＯＮＵとＯＬＴのいずれか一方が他方に暗号鍵切替時刻を伝達し、ＯＮＵとＯＬＴのそれぞれが暗号鍵切替時刻に暗号を新暗号鍵に切り替える鍵暗号鍵切替同期手段とを有し、周期的に暗号鍵を切り替えながらＯＮＵとＯＬＴとの間で可変長パケットの伝送を行うことを特徴とする。
この発明によれば、可変長パケットを伝送するＰＯＮシステムにおいて、ＯＮＵとＯＬＴとの間で旧暗号鍵から新暗号鍵への暗号鍵の更新ができるとともに、新暗号鍵へ切り替えるタイミングを同期させることができる。
また、本発明にかかるＰＯＮシステムの暗号化方法にあっては、加入者側装置と局側装置との間で予め時刻を同期させておく時刻合わせ工程と、加入者側装置と局側装置のいずれか一方が生成した新暗号鍵を他方に伝達し、加入者側装置と局側装置とがそれぞれ新暗号鍵を記憶する暗号鍵更新工程と、加入者側装置と局側装置のいずれか一方が他方に暗号鍵切替時刻を伝達し、その後、加入者側装置と局側装置とがそれぞれ暗号鍵切替時刻に暗号を新暗号鍵に切り替える鍵暗号鍵切替同期工程とを有し、周期的に暗号鍵を切り替えながら可変長パケットの伝送を行うことを特徴とする。
この発明によれば、可変長パケットを伝送するＰＯＮシステムのＯＮＵとＯＬＴとの間で、旧暗号鍵から新暗号鍵への暗号鍵の更新ができるとともに、新暗号鍵へ切り替えるタイミングを同期させることができる。
【図面の簡単な説明】  第１図はＩＴＵ−Ｔ勧告Ｇ．９８３．１に提案されている上り方向の伝送データのフォーマットであり、第２図は例えばＩＥＥＥ８０２．３ａＨに示されたＧＥ−ＰＯＮのネットワーク形態を示す系統図であり、第３図はＧＥ−ＰＯＮのプロトコル参照モデルを示す図であり、第４図はこの発明の時刻合わせ手段及び時刻合わせ工程を説明するブロック図であり、第５図はこの発明の暗号鍵更新手段及び暗号鍵更新工程の一例を説明するブロック図であり、第６図はこの発明の暗号鍵更新手段及び暗号鍵更新工程の他の例を説明するブロック図及びタイムチャートであり、第７図はこの発明の暗号鍵更新手段及び暗号鍵更新工程のさらに他の例を説明するブロック図及びタイムチャートであり、第８図はこの発明の暗号鍵切替同期手段及び鍵暗号鍵切替同期工程の一例を説明するブロック図及びシーケンスチャートであり、第９図はこの発明の暗号鍵切替同期手段及び鍵暗号鍵切替同期工程の他の例を説明するブロック図及びシーケンスチャートであり、第１０図は実施の形態６のＯＬＴ側のＰＯＮ制御部の構成を示す機能ブロック図であり、第１１図は実施の形態６のＯＮＵ側のＰＯＮ制御部の構成を示す機能ブロック図であり、第１２図はＯＬＴ１５がＯＮＵ１３に送信するＧＡＴＥメッセージの一例であり、第１３図は本実施の形態の暗号鍵切替同期手段及び鍵暗号鍵切替同期工程の動作を説明するブロック図及びシーケンスチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に、本発明にかかる移動体パケット通信システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
第２図は例えばＩＥＥＥ８０２．３ａＨに示されたＧＥ−ＰＯＮのネットワーク形態を示す系統図である。第３図はＧＥ−ＰＯＮのプロトコル参照モデルを示す図である。ＰＯＮシステムは、１以上の加入者端末１１（第２図では１つの加入者端末１１のみ示している）を収容するＯＮＵ１３と、１以上のＯＮＵ１３を収容するとともにＩＰ網１７に接続されるＯＬＴ１５とを有している。ＯＬＴ１５は第３図に示されるように複数のＰＯＮインタフェース部１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを有しており、夫々のＰＯＮインタフェース１５Ａ，１５Ｂ，１５はそれぞれ対応するＯＮＵ１３との通信制御を行う。ＯＬＴ１５とＯＮＵ１３との間は光ファイバ１４にて接続され、光ファイバ１４は物理的にはスプリッタ１２にて分岐され、各ＯＮＵ１３に延びている。
実施の形態１．
［１．時刻合わせ手段］
第４図はこの発明の時刻合わせ手段及び時刻合わせ工程を説明するブロック図である。図において、ＯＬＴ１５とＯＮＵ１３との間で時刻合わせを行うためには、先ずＯＬＴ１５のメディアアクセスコントロールクライアント部（ＭＡＣ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｃｌｉｅｎｔ、以下「クライアント部」という）１５ａが、ゲートメッセージ２３を生成する。このゲートメッセージ２３には、スロット使用の開始タイミングである“ｓｔａｒｔ”及びスロットとを使用する“ｌｅｎｇｔｈ”の情報が含まれている。ＯＬＴ１５には、複数のＯＮＵ１３が接続されており、この情報により１つのスロットを複数のＯＮＵ１３に対応させて時分割して使用する。
クライアント部１５ａが生成したゲートメッセージ２３は、その下層のメディアアクセスコントロール部（ＭＡＣ  Ｃｏｎｔｒｏｌ、以下「ＭＡＣコントロール部」という）１５ｂに伝達され、ここで、ゲートメッセージ２３にクロックレジスタ２１の時計情報（タイムスタンプ値）が“ＴＳ”として乗せられ、これがＯＮＵ１３に通知される。つまり、タイムスタンプされたゲートメッセージ２３がＯＮＵ１３に送られる。このゲートメッセージ２３を受け取ったＯＮＵ１３においては、ＭＡＣコントロール部１３ｂがこのタイムスタンプ値を自らのクロックレジスタ２５にセットする。
ＯＬＴ１５がタイムスタンプした時刻に対して、ＯＮＵ１３がタイムスタンプの値をクロックレジスタ２５にセットする時刻は、所定の伝送時間差だけ遅延する。この遅延時間は常に一定である。そのため、ＯＬＴ１５とＯＮＵ１３とは常に所定の伝送時間差分だけずれた時計情報に基づいて動作することとなる。このゲートメッセージ２３は、所定の時間間隔で、ＯＬＴ１５からＯＮＵ１３に周期的に通知される。そのため、何らかの原因によりどちらかの時計情報がくるっても所定の時間の後には修正される。
意地状ＯＬＴ１５のＭＡＣコントロール部１５ｂとＯＮＵ１３のＭＡＣコントロール部１３ｂとは、ＯＬＴ１５とＯＮＵ１３との時刻情報を同期させる時刻合わせ手段を構成している。また、両者の行う時刻合わせの動作は時刻合わせ工程を構成している。
実施の形態２．
［２．暗号鍵更新手段］
２−１．認証シーケンスによる暗号鍵更新（独立設定）
第５図はこの発明の暗号鍵更新手段及び暗号鍵更新工程の一例を説明するブロック図である。本実施の形態においては、暗号鍵を更新する１つの方法として、相手を認証する認証シーケンスにおいて用いられる演算結果（例えば、パスワードのハッシュ値）を暗号鍵として流用する。
認証シーケンスの一般的な動作として、ＯＮＵ１３の認証部３３は、暗号制御部２６の演算結果算出部２７に新たな演算結果を算出させ、この値をＯＮＵ１３のＰＯＮ制御部３５に記憶するとともに、演算結果をＰＯＮ制御部３５を介して認証フレーム４１によりＯＬＴ１５に伝える。一方、ＯＬＴ１５においては認証部３３の指示により、ＰＯＮ制御部３７が受け取った認証フレームから、暗号制御部２８の演算結果抽出部２９が演算結果を抽出してＰＯＮ制御部３７に記憶する。
このようにして、ＯＮＵ１３からＯＬＴ１５に伝達された演算結果は、通常通り認証シーケンスの動作に用いられるとともに、ＰＯＮ制御部３５，３７がフレームの送受信を行う際に伝送データを暗号化及び復号化するときに用いられる。
ＯＮＵ１３の演算結果算出部２７及び要求部３１とＯＬＴ１５の演算結果抽出部２９及び認証部３３とは暗号鍵更新手段を構成している。また、演算結果算出部２７及び要求部３１と演算結果抽出部２９及び認証部３３の行う暗号鍵の伝達及び記憶は、暗号鍵更新工程を構成している。
なお、本実施の形態においては、ＯＮＵ１３が暗号鍵を生成してこれをＯＬＴ１５に伝達しているが、これに限らず、ＯＬＴ１５が暗号鍵を生成してこれをＯＮＵ１３に伝達するようにしてもよい。
このような構成の暗号機能付きＰＯＮシステムにおいては、暗号鍵更新手段は新暗号鍵を認証シーケンスの演算結果に基づいて生成する。そのため、認証手順を備えたシステムにおいて、特別にフレームを追加させることなく鍵情報の交換が可能となり、コストダウンを図ることができる。
実施の形態３．
２−２．拡張ＯＡＭによる更新
第６図はこの発明の暗号鍵更新手段及び暗号鍵更新工程の他の例を説明するブロック図及びタイムチャートである。ＩＥＥＥ８０２．３ａｈに規定されたネットワークを管理用のメッセージである拡張ＯＡＭ（Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ，Ａｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ＆  Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ）というメッセージがある。本実施の形態は、この拡張ＯＡＭメッセージを用いて暗号鍵更新の手順を行う。
ＯＬＴ１５のＯＡＭ制御部４３は、新暗号鍵を獲得するためにＯＮＵ１３に対して新暗号鍵要求のメッセージを通知する。具体的には、ＰＯＮ制御部３７が拡張ＯＡＭのメッセージ“ＧｅｔＲｅｑｕｅｓｔ”をＯＡＭフレーム４３としてＯＮＵ１３に対して通知する。
このメッセージはＯＮＵ１３のＯＡＭ制御部４１にて受け取られる。そしてＯＡＭ制御部４１の指示に基づいて、暗号制御部２６の暗号鍵生成部３３が、例えばハッシュ値を使って新暗号鍵を生成する。そして、ＯＮＵ１３は、この新暗号鍵をメッセージ“ＧｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅ”を用いてＯＡＭフレーム４４としてＯＬＴ１５に通知する。なお、暗号鍵はハッシュ値でなくともよく、特別に乱数を発生させこれに基づいて生成してもよい。
ＯＮＵ１３のＯＡＭ制御部４１は“ＧｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅ”の送信後、新暗号鍵をＰＯＮ制御部３５に設定する。ＯＬＴ１５のＯＡＭ制御部４３は“ＧｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅ”の受信後、新暗号鍵をＰＯＮ制御部３７に設定する。ＯＡＭ制御部４３は、“ＧｅｔＲｅｑｕｅｓｔ”に対する“ＧｅｔＲｅｓｐｏｎｓｅ”の受信をタイマで監視し、タイムアウトの場合には３回送信リトライを行う。リトライアウトしたら、次の暗号鍵更新タイミングを待ち、新たな“ＧｅｔＲｅｑｕｅｓｔ”を送信する。
ＯＮＵ１３の暗号鍵生成部３３及びＯＡＭ制御部４１とＯＬＴ１５の演算結果抽出部２９及びＯＡＭ制御部４３とは暗号鍵更新手段を構成している。また、暗号鍵生成部３３及びＯＡＭ制御部４１、演算結果抽出部２９及びＯＡＭ制御部４３の行う暗号鍵の伝達及び記憶は、暗号鍵更新工程を構成している。
なお、本実施の形態においては、ＯＮＵ１３が暗号鍵を生成して、これをＯＬＴ１５に伝達しているが、これに限らず、ＯＬＴ１５が暗号鍵を生成して、これをＯＮＵ１３に伝達するようにしてもよい。
このような構成のＰＯＮシステムにおいては、実施の形態１のような認証機能を持っていないシステムにおいても鍵情報の更新が可能となる。また、リトライ送信を行うことにより、伝送路エラー等によるフレームロス時に鍵情報の食い違いが発生することがない。
実施の形態４．
２−３．アプリケーションフレームによる更新
第７図はこの発明の暗号鍵更新手段及び暗号鍵更新工程のさらに他の例を説明するブロック図及びタイムチャートである。本実施の形態においては、アプリケーションにより特別にメッセージを作成して、この作成したメッセージを用いて暗号鍵更新の手順を行う。
ＯＬＴ１５の暗号制御部２８は暗号鍵を獲得するためにこの特別に作成されたメッセージ“新暗号鍵要求”をＰＯＮ制御部３７を介して鍵要求フレーム４５としてＯＮＵ１３に対して通知する。これを受け取ったＯＮＵ１３においては、暗号制御部２６がこれに応じて例えばハッシュ値を使って新暗号鍵を生成する。そして、ＯＮＵ１３は、この新暗号鍵のメッセージ“暗号鍵通知”を鍵通知フレーム４６としてＯＬＴ１５に通知する。
ＯＮＵ１３の暗号制御部２６は“暗号鍵通知”の送信後、新暗号鍵をＰＯＮ制御部３５に設定する。ＯＬＴ１５の暗号制御部２８は“暗号鍵通知”の受信後、新暗号鍵をＰＯＮ制御部３７に設定する。ＯＬＴ１５の暗号制御部２８は、“新暗号鍵要求”に対する“暗号鍵通知”の受信をタイマで監視し、タイムアウトの場合には３回送信リトライを行う。リトライアウトしたら、次の暗号鍵更新タイミングを待ち、新たな“新暗号鍵要求”を送信する。
ＯＮＵ１３の暗号制御部２６とＯＬＴ１５の暗号制御部２８とは暗号鍵更新手段を構成している。また、暗号制御部２６、暗号制御部２８の行う暗号鍵の伝達及び記憶は、暗号鍵更新工程を構成している。
なお、本実施の形態においては、ＯＮＵ１３が暗号鍵を生成して、これをＯＬＴ１５に伝達しているが、これに限らず、ＯＬＴ１５が暗号鍵を生成して、これをＯＮＵ１３に伝達するようにしてもよい。
このような構成のＰＯＮシステムにおいては、実施の形態２と同様な効果を得ることができるとともに、メッセージを特別に作成するので、自由度が増し特殊な仕様と織りまぜたりすることも容易である。
実施の形態５．
［３．鍵暗号鍵切替同期手段］
３−１．下り方向
第８図はこの発明の暗号鍵切替同期手段及び鍵暗号鍵切替同期工程の一例を説明するブロック図及びシーケンスチャートである。ここで、実施の形態１の時刻合わせ手段により、ＯＬＴ１５とＯＮＵ１３との間の時刻情報はすでに同期されているものとする。また、実施の形態２から４のいずれかの暗号鍵更新手段により新暗号鍵の記憶はすでに済んでいるものとする。
本実施の形態においては、このような状態のＰＯＮシステムにおいて、ＯＬＴ１５のＰＯＮ制御部３７から“下り鍵更新時刻メッセージ”である更新時刻フレーム５１が送信される。この“下り鍵更新時刻メッセージ”には、新暗号鍵に切り替える“下り鍵更新時刻（Ｔ１）”が挿入されている。そして、ＯＬＴ１５とＯＮＵ１３とは、この時刻に到達した時点で下り方向の伝送に使用する暗号を新暗号鍵に切り替える。しかしながら、この時刻がちょうどフレームの送信中或いは受信中であった場合、そのフレームの送信動作或いは受信動作はそのまま続けられ、次のフレームの送信動作或いは受信動作を始めるとき暗号が新暗号鍵に切り替えられる。
ここで、暗号処理を行うか行わないかに関しては、暗号処理を行う暗号モードと暗号処理を行わない非暗号モードの２通りがある。そして、非暗号モードであっても、この“下り鍵更新時刻メッセージ”は送信されてもよいものとする。その場合には、指定された時刻に達しても切り替えの動作が行われない。
また、この“下り鍵更新時刻メッセージ”の“下り鍵更新時刻（Ｔ１）”の値を例えば“０”などの特別な値として送信することにより、例えば、暗号モードを非暗号モードに切り替える指示のメッセージとして用いることができる。
この“下り鍵更新時刻メッセージ”は、誤り保護のため３回冗長送信される。
本実施の形態において、ＯＮＵ１３の暗号制御部２６及びＰＯＮ制御部３５とＯＬＴ１５の暗号制御部２８及びＰＯＮ制御部３７とは、鍵暗号鍵切替同期手段を構成している。また、暗号制御部２６及びＰＯＮ制御部３５、暗号制御部２８及びＰＯＮ制御部３７の行う新暗号鍵への切り替え動作は、鍵暗号鍵切替同期工程を構成している。
このような構成のＰＯＮシステムにおいては、ＯＬＴ１５とＯＮＵ１３との間で鍵更新時刻の同期が可能となり、鍵更新時のフレームロスが発生しない。つまり、データの取りこぼしが無くなる。また、３回の冗長送信により、伝送路誤りによる時刻メッセージの欠落や、鍵更新時刻のずれや更新不能な状態が発生することがない。また、時刻情報を例えば“０”などの特別な値にすることにより、モード切替の指示として利用することもできる。
実施の形態６．
３−２．上り方向（その１）バースト指定方法
第９図はこの発明の暗号鍵切替同期手段及び鍵暗号鍵切替同期工程の他の例を説明するブロック図及びシーケンスチャートである。本実施の形態においては、ＯＮＵ１３がＯＬＴ１５に対して上り方向伝送の暗号鍵切替時刻の通知を行う。詳細には、ＯＮＵ１３からＯＬＴ１５へ以下のような３つの連続したバーストが更新時刻フレーム５３として送信されることにより、ＯＮＵ１３からＯＬＴ１５へ上り方向伝送の新暗号鍵への切り替えの時刻が通知される。
１発目の本メッセージが送信されるバーストの３つ後のバースト８１
２発目の本メッセージが送信されるバーストの２つ後のバースト８２
３発目の本メッセージが送信されるバーストの１つ後のバースト８３
から上り方向で使用する暗号鍵を切り替える。
ＯＮＵ１３からＯＬＴ１５への暗号鍵切替時刻の通知は、誤り保護のためこのように３つの連続したバーストにおいて送信される。
なお、上り方向の暗号処理が非暗号モードの場合、本メッセージは送信しない。
このような構成のＰＯＮシステムにおいては、ＯＮＵ１３からＯＬＴ１５への暗号鍵切替時刻の通知をすることができる。そして、ＯＬＴ１５とＯＮＵ１３との間で鍵更新時刻の同期が可能となり、鍵更新時のフレームロスが発生しない。つまり、データの取りこぼしが無くなる。また、３回の冗長送信により、伝送路誤りによる時刻メッセージの欠落や、鍵更新時刻のずれや更新不能な状態が発生することがない。また、時刻情報を例えば“０”などの特別な値にすることにより、モード切替の指示として利用することもできる。
実施の形態７．
３−３．上り方向（２）グラント指定方法
第１０図は実施の形態６のＯＬＴ側のＰＯＮ制御部の構成を示す機能ブロック図である。第１１図は実施の形態６のＯＮＵ側のＰＯＮ制御部の構成を示す機能ブロック図である。本実施の形態においては、ＯＬＴ１５は、暗号鍵を切り替えのタイミングを示すフラグが盛り込まれたメッセージをＯＮＵ１３に送信することにより、暗号鍵切替タイミングの指示をする。
ＯＬＴ１５とＯＮＵ１３との間での新暗号鍵への更新は、実施の形態２から４のいずれかの暗号鍵更新手段によりすでに済んでいるものとする。
第１０図において、ＯＬＴ１５では、スロット管理部６３は新暗号鍵に切り替えるタイミングを決定する。Ｇａｔｅ生成部６２は、スロット管理部６３からの指示に基づいて、暗号制御部２８の算出する暗号に基づいてフラグ生成部６１が生成したフラグと時刻管理部６４の管理する時刻情報とからＧａｔｅメッセージを作成し、これをＯＮＵ１３に向けて送信する。一方、スロット管理部６３は新暗号鍵に切り替えるタイミングを切替管理部６５に伝達する。切替管理部６５は、スロット管理部６３からのタイミングに基づき、暗号制御部２８からの新暗号鍵を復号化部６６に伝達する。復号化部６６はＯＮＵ１３から送信される暗号文を新暗号鍵に基づいて平分に復号する。
第１１図において、ＯＮＵ１３では、Ｇａｔｅ抽出部７１がＧａｔｅメッセージを受け取り、フラグ抽出部７２がＧａｔｅメッセージからフラグの抽出を行いこれを暗号制御部２６に保持する、暗号制御部２６には、実施の形態２から４のいずれかの暗号鍵更新手段により新暗号鍵の記憶はすでに済んでいるものとする。Ｇａｔｅメッセージはスロット管理部７３にも伝えられる。スロット管理部７３は、時刻管理部７４の管理する時刻情報から暗号鍵切り替えのタイミングを判断し、切替管理部７５に伝達する。切替管理部７５は、暗号制御部２６からの新暗号鍵を暗号化部７６に伝達する。暗号化部７６は、平文の伝送データを新暗号鍵で暗号文にして出力する。
第１２図はＯＬＴ１５がＯＮＵ１３に送信するＧＡＴＥメッセージの一例である。第１２図に示されるように、本実施の形態のＧａｔｅメッセージは、ＩＥＥＥ８０２．３ａｈに規定されたＧａｔｅメッセージに“Ｋｅｙ  ｕｐｄａｔｅ  ｆｌａｇ”のフィールドが追加されている。このフラグは、上り方向で暗号鍵を切り替えるバーストを示している。
第１３図は本実施の形態の暗号鍵切替同期手段及び鍵暗号鍵切替同期工程の動作を説明するブロック図及びシーケンスチャートである。ＯＬＴ１５は、第１２図で示されるＧａｔｅメッセージをＧａｔｅフレーム５５としてＯＮＵ１３に通知し、これにより、上り方向で暗号鍵を切り替えるバーストを指示する。ＯＮＵ１３は、指示されたバーストから、上り方向で使用する暗号鍵を切り替える。一方、ＯＬＴ１５は、伝送遅れによって発生する遅延時間を考慮に入れたうえで切り替えタイミングを決定する。なお、非暗号モードの場合、本フラグは使用しない。
このような構成のＰＯＮシステムにおいては、ＯＬＴ１５からＯＮＵ１３への暗号鍵切替時刻の通知をすることができる。そして、ＯＬＴ１５とＯＮＵ１３との間で鍵更新時刻の同期が可能となり、鍵更新時のフレームロスが発生しない。つまり、データの取りこぼしが無くなる。
【産業上の利用可能性】  以上のように、本発明にかかる暗号機能付きＰＯＮシステム及びＰＯＮシステムの暗号化方法は、ギガビットイーサネット（登録商標）ＰＯＮシステム等の可変長パケットを伝送するＰＯＮシステムの暗号化に好適なものであり、特に周期的な暗号鍵の更新をするＰＯＮシステムに好適なものである。
【図１】
2005112336.tif 000003
【図２】
2005112336.tif 000004
【図３】
2005112336.tif 000005
【図４】
2005112336.tif 000006
【図５】
2005112336.tif 000007
【図６】
2005112336.tif 000008
【図７】
2005112336.tif 000009
【図８】
2005112336.tif 000010
【図９】
2005112336.tif 000011
【図１０】
2005112336.tif 000012
【図１１】
2005112336.tif 000013
【図１２】
2005112336.tif 000014
【図１３】
2005112336.tif 000015
【国際調査報告】
2005112336.tif 000016
2005112336.tif 000017
2005112336.tif 000018
2005112336.tif 000019