特開 2024-105128 スマートメーターシステム、暗号ライブラリの更新方法、スマートメーター、セキュアエレメントおよびコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024105128

(43)【公開日】2024-08-06

(54)【発明の名称】スマートメーターシステム、暗号ライブラリの更新方法、スマートメーター、セキュアエレメントおよびコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   H04L 9/16 20060101AFI20240730BHJP

   H04L 9/10 20060101ALI20240730BHJP

【ＦＩ】

H04L9/16

H04L9/10 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023009701

(22)【出願日】2023-01-25

(71)【出願人】

【識別番号】000002897

【氏名又は名称】大日本印刷株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100122529

【弁理士】

【氏名又は名称】藤枡 裕実

(74)【代理人】

【識別番号】100135954

【弁理士】

【氏名又は名称】深町 圭子

(74)【代理人】

【識別番号】100119057

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英生

(74)【代理人】

【識別番号】100131369

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100171859

【弁理士】

【氏名又は名称】立石 英之

(72)【発明者】

【氏名】高橋 憲介

(72)【発明者】

【氏名】平野 晋健

(72)【発明者】

【氏名】高田 憲一

(72)【発明者】

【氏名】嘉瀬 悠太

(72)【発明者】

【氏名】福永 正剛

(72)【発明者】

【氏名】木下 靖夫

(57)【要約】

【課題】セキュアエレメントに実装した暗号アルゴリズムを効率良く更新できるようにする。
【解決手段】セキュアエレメント３は、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリ３２０と、ライブラリＩＤ３２１が暗号ライブラリ３２０に紐づけられている場合、平文を暗号化した暗号化データとライブラリＩＤを含む暗号化コマンド３０１のレスポンスデータを生成する暗号化手段３０を備える。スマートメーター２は、計量データを含ませた暗号化コマンド３０1のコマンドメッセージをセキュアエレメント３へ送信し、セキュアエレメント３が生成したレスポンスデータを管理サーバ４へ送信する。管理サーバ４は、レスポンスデータに含まれるライブラリＩＤ３２１に対応する暗号ライブラリ３２０が非推奨になっている場合、暗号ライブラリ３２０を更新する処理を実行する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

暗号演算処理で用いる暗号鍵を記憶したセキュアエレメントと、前記セキュアエレメントを実装し、電力使用量に係る計量データを計量するスマートメーターと、前記スマートメーターが計量した前記計量データを管理する管理サーバを含み、
前記セキュアエレメントは、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリと、暗号化を指示するコマンドメッセージに含まれる平文と前記暗号鍵を前記暗号ライブラリに引き渡して前記平文を暗号化した後、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられていない場合は、前記暗号ライブラリが前記平文を暗号化した暗号化データを含み、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられている場合は、前記暗号化データとライブラリＩＤを含むレスポンスデータを生成する暗号化手段を備え、
前記スマートメーターは、前記計量データを前記平文として含ませた前記コマンドメッセージを前記セキュアエレメントへ送信し、前記セキュアエレメントが生成した前記レスポンスデータを、前記計量データを管理する管理サーバへ送信する計量部を備え、
前記管理サーバは、前記暗号鍵と対になる復号鍵を用いて、前記スマートメーターが送信した前記レスポンスデータを復号し、前記レスポンスデータに含まれる前記ライブラリＩＤを参照し、この前記ライブラリＩＤに対応する前記暗号ライブラリが非推奨になっている場合、前記暗号ライブラリを更新する処理を実行する、
ことを特徴とするスマートメーターシステム。

【請求項2】

スマートメーターが、電力使用量に係る計量データを平文として含み、暗号化を指示するコマンドメッセージを、暗号演算処理で用いる暗号鍵を記憶したセキュアエレメントへ送信するステップａ、
前記セキュアエレメントが、前記コマンドメッセージに含まれる前記平文と暗号鍵を、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリに引き渡して前記平文を暗号化した後、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられていない場合は、前記暗号ライブラリが前記平文を暗号化した暗号化データを含み、前記ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられている場合は、前記暗号化データと前記ライブラリＩＤを含むレスポンスデータを生成するステップｂ、
前記スマートメーターが、前記計量データを管理する管理サーバへ、前記セキュアエレメントから生成した前記レスポンスデータを送信するステップｃ、
前記管理サーバが、前記暗号鍵と対になる復号鍵を用いて、前記スマートメーターが送信した前記レスポンスデータを復号し、前記レスポンスデータに含まれる前記ライブラリＩＤを参照し、この前記ライブラリＩＤに対応する前記暗号ライブラリが非推奨になっている場合、前記暗号ライブラリを更新する処理を実行するステップｄ、
を含むことを特徴とする、暗号ライブラリの更新方法。

【請求項3】

電力使用量に係る計量データを計量する計量部と、暗号演算処理で用いる暗号鍵を記憶したセキュアエレメントを備え、
前記セキュアエレメントは、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリと、暗号化を指示するコマンドメッセージに含まれる平文と前記暗号鍵を前記暗号ライブラリに引き渡して前記平文を暗号化した後、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられていない場合は、前記暗号ライブラリが前記平文を暗号化した暗号化データを含み、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられている場合は、前記暗号化データとライブラリＩＤを含むレスポンスデータを前記計量部へ送信する暗号化手段を備え、
前記計量部は、前記計量データを前記平文として含ませた前記コマンドメッセージを前記セキュアエレメントへ送信し、前記セキュアエレメントから受信した前記レスポンスデータを、前記計量データを管理する管理サーバへ送信する、
ことを特徴とするスマートメーター。

【請求項4】

暗号演算処理で用いる暗号鍵と、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリと、暗号化を指示するコマンドメッセージに含まれる平文と前記暗号鍵を前記暗号ライブラリに引き渡して前記平文を暗号化した後、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられていない場合は、前記暗号ライブラリが前記平文を暗号化した暗号化データを含み、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられている場合は、前記暗号化データとライブラリＩＤを含むレスポンスデータを生成する暗号化手段を備えたことを特徴とするセキュアエレメント。

【請求項5】

暗号化を指示するコマンドメッセージに含まれる平文と暗号演算処理で用いる暗号鍵を、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリに引き渡して前記平文を暗号化した後、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられていない場合は、前記暗号ライブラリが前記平文を暗号化した暗号化データを含み、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられている場合は、前記暗号化データとライブラリＩＤを含むレスポンスデータを生成する暗号化手段として、セキュアエレメントのＣＰＵを動作させるためのコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力使用量をデジタルで計量するスマートメーターに関する。

【背景技術】

【0002】

電力使用量をデジタルで計量するスマートメーターが普及している。遠隔での自動検針を可能とするため、スマートメーターには、無線マルチホップ方式などの通信機能が搭載されている。スマートメーターは、通信機能を利用して、スマートメーターが計量した電力使用量に係る計量データを、スマートメーターごとに計量データを管理する管理サーバへ送信する。計量データの漏洩や改ざんを防止するため、スマートメーターが管理サーバへ送信する計量データを暗号化することが推奨されている。

【0003】

スマートメーターの分野にかかわらず、データを暗号化する装置では暗号危殆化が問題になる。暗号危殆化とは、何らかの事象の発生や状況の変化により、秘密に保持されるべき暗号鍵が漏洩し得る事態になることを意味している。暗号鍵の漏洩に係るハードウェアの脆弱性を解消するため、外部からの暗号解読攻撃に対して高い耐タンパー性を有するセキュアエレメントに暗号鍵を記憶させ、セキュアエレメントの内部で暗号処理を行うことが行われている。

【0004】

暗号危殆化は、暗号鍵を記憶するハードウェアに起因するだけではない。暗号危殆化は、時間的な要因でも生じ得る。例えば、暗号鍵を長期に渡って使用していると、暗号鍵が漏洩する可能性が高くなる。このことを防止するには、定期的または不定期で暗号鍵を変更することが必要になる。特許文献１で開示された発明では、所定の条件が満たされた場合に、サーバへ送信したデータを用いて暗号鍵を更新している。特許文献１で開示された発明では、暗号鍵の更新に用いるデータを電力使用量に係る計量データとし、所定の条件を、前回の暗号鍵の更新から一定の期間が経過し、かつ、一定の期間内にサーバに対して計量データを送信していないという条件にしている。

【0005】

暗号危殆化は、暗号アルゴリズムの脆弱性によっても生じる。ここでは、低コストで実施可能な暗号鍵解読法が見つかり、暗号アルゴリズムの安全性が危ぶまれる事態になることを暗号アルゴリズムの危殆化としている。

【0006】

計量データの暗号に用いる暗号アルゴリズムが危殆化して非推奨になった場合、この暗号アルゴリズムを変更しなければならない。スマートメーターに実装されたＭＣＵ（Micro Controller Unit）が暗号演算を行う場合、ＭＣＵのファームウェアを更新することで、スマートメーターの暗号アルゴリズムを変更できる。例えば、特許文献２では、スマートメーターの動作を妨げないタイミングでスマートメーターのファームウェアを効率よく更新できる発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開2015-216413号公報

【特許文献2】特開2017-091365号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

スマートメーターにセキュアエレメントを実装する場合、計量データの暗号化に用いる暗号アルゴリズムが危殆化して非推奨になったとき、セキュアエレメントに実装した暗号アルゴリズムを更新しなければならない。

【0009】

そこで、本願では、セキュアエレメントに実装した暗号アルゴリズムを効率良く更新できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決する第１発明は、暗号演算処理で用いる暗号鍵を記憶したセキュアエレメントと、前記セキュアエレメントを実装し、電力使用量に係る計量データを計量するスマートメーターと、前記スマートメーターが計量した前記計量データを管理する管理サーバを含むスマートメーターシステムである。
第１発明において、前記セキュアエレメントは、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリと、暗号化を指示するコマンドメッセージに含まれる平文と前記暗号鍵を前記暗号ライブラリに引き渡して前記平文を暗号化した後、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられていない場合は、前記暗号ライブラリが前記平文を暗号化した暗号化データを含み、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられている場合は、前記暗号化データとライブラリＩＤを含むレスポンスデータを生成する暗号化手段を備える。
第１発明において、前記スマートメーターは、前記計量データを前記平文として含ませた前記コマンドメッセージを前記セキュアエレメントへ送信し、前記セキュアエレメントが生成した前記レスポンスデータを、前記計量データを管理する管理サーバへ送信する計量部を備える。
第１発明において、前記管理サーバは、前記暗号鍵と対になる復号鍵を用いて、前記スマートメーターが送信した前記レスポンスデータを復号し、前記レスポンスデータに含まれる前記ライブラリＩＤを参照し、この前記ライブラリＩＤに対応する前記暗号ライブラリが非推奨になっている場合、前記暗号ライブラリを更新する処理を実行する。

【0011】

上述した課題を解決する第２発明は、スマートメーターが、電力使用量に係る計量データを平文として含み、暗号化を指示するコマンドメッセージを、暗号演算処理で用いる暗号鍵を記憶したセキュアエレメントへ送信するステップａ、前記セキュアエレメントが、前記コマンドメッセージに含まれる前記平文と暗号鍵を、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリに引き渡して前記平文を暗号化した後、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられていない場合は、前記暗号ライブラリが前記平文を暗号化した暗号化データを含み、前記ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられている場合は、前記暗号化データと前記ライブラリＩＤを含むレスポンスデータを生成するステップｂ、前記スマートメーターが、前記計量データを管理する管理サーバへ、前記セキュアエレメントから生成した前記レスポンスデータを送信するステップｃ、前記管理サーバが、前記暗号鍵と対になる復号鍵を用いて、前記スマートメーターが送信した前記レスポンスデータを復号し、前記レスポンスデータに含まれる前記ライブラリＩＤを参照し、この前記ライブラリＩＤに対応する前記暗号ライブラリが非推奨になっている場合、前記暗号ライブラリを更新する処理を実行するステップｄを含むことを特徴とする暗号ライブラリの更新方法である。

【0012】

上述した課題を解決する第３発明は、電力使用量に係る計量データを計量する計量部と、暗号演算処理で用いる暗号鍵を記憶したセキュアエレメントを備えたスマートメーターである。
第３発明において、前記セキュアエレメントは、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリと、暗号化を指示するコマンドメッセージに含まれる平文と前記暗号鍵を前記暗号ライブラリに引き渡して前記平文を暗号化した後、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられていない場合は、前記暗号ライブラリが前記平文を暗号化した暗号化データを含み、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられている場合は、前記暗号化データとライブラリＩＤを含むレスポンスデータを前記計量部へ送信する暗号化手段を備える。
第３発明において、前記計量部は、前記計量データを前記平文として含ませた前記コマンドメッセージを前記セキュアエレメントへ送信し、前記セキュアエレメントから受信した前記レスポンスデータを、前記計量データを管理する管理サーバへ送信する。

【0013】

上述した課題を解決する第４発明は、暗号演算処理で用いる暗号鍵と、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリと、暗号化を指示するコマンドメッセージに含まれる平文と前記暗号鍵を前記暗号ライブラリに引き渡して前記平文を暗号化した後、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられていない場合は、前記暗号ライブラリが前記平文を暗号化した暗号化データを含み、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられている場合は、前記暗号化データとライブラリＩＤを含むレスポンスデータを生成する暗号化手段を備えたことを特徴とするセキュアエレメントである。

【0014】

上述した課題を解決する第５発明は、暗号化を指示するコマンドメッセージに含まれる平文と暗号演算処理で用いる暗号鍵を、暗号アルゴリズムを実装した暗号ライブラリに引き渡して前記平文を暗号化した後、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられていない場合は、前記暗号ライブラリが前記平文を暗号化した暗号化データを含み、ライブラリＩＤが前記暗号ライブラリに紐づけられている場合は、前記暗号化データとライブラリＩＤを含むレスポンスデータを生成する暗号化手段として、セキュアエレメントのＣＰＵを動作させるためのコンピュータプログラムである。

【発明の効果】

【0015】

上述した課題を解決する本発明では、暗号化を指示する暗号化コマンドのレスポンスデータに、セキュアエレメントに実装された暗号ライブラリのライブラリＩＤを含ませることで、スマートメーターを管理する管理サーバに、セキュアエレメントで動作している暗号ライブラリを伝達できるようにしている。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】スマートメーターシステムを説明する図。

【図2】スマートメーターの構造を説明する図。

【図3】スマートメーターのブロック図。

【図4】セキュアエレメントのブロック図。

【図5】暗号化コマンドの構文を説明する図。

【図6】管理サーバへ計量データを送信する一連の手順を示した図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

ここから，本願で開示する本発明に係る実施形態について記載する。本実施形態は，本発明の理解を容易にするためのものであり，本発明は，本実施形態に限定されるものではない。また，特に断りのない限り，図面は，本発明の理解を容易にするために描かれた模式的な図である。

【0018】

図１は、スマートメーター２を利用するためのシステムであるスマートメーターシステム１を説明する図である。図１で図示したスマートメーターシステム１は、セキュアエレメント３が実装され、家庭などの電力使用量をデジタルで計量する機能を備えたスマートメーター２と、スマートメーター２ごとに電力使用量に係る計量データを管理する管理サーバ４を含んでいる。

【0019】

管理サーバ４はＷＡＮ６（Wide Area Network）と接続している。スマートメーター２がＷＡＮ６に接続する態様は一つではない。図１で図示したスマートメーター２aは、ＦＡＮ７（Field Area Network）を介してＷＡＮ６と接続している。また、スマートメーター２ｂは、ＦＡＮ７を介さずにＷＡＮ６と接続している。

【0020】

ＦＡＮ７とは、ＦＡＮ７と接続しているスマートメーター２の計量データを、コンセントレータとも呼ばれる集約装置５で収集して管理サーバ４へ送信するように構築された自営網である。ＦＡＮ７に接続するスマートメーター２ａは、無線マルチホップ方式で計量データを集約装置５へ送信する。無線マルチホップ方式とは、他の機器（ここでは、スマートメーター２a）を中継器として利用する通信方式である。ＦＡＮ７を介さずにＷＡＮ６と接続しているスマートメーター２ｂの通信方式は、移動体通信（例えば、５Ｇ）やＰＬＣ（Power Line Communication）になる。

【0021】

このように、スマートメーター２が計量した電力使用量に係る計量データは、公衆網であるＷＡＮ６を介して管理サーバ４へ届く。ＦＡＮ７に接続しているスマートメーター２の場合、スマートメーター２の計量データは、他のスマートメーター２を経由して集約装置５へ届き、集約装置５を経由して管理サーバ４へ届く。このため、スマートメーター２の分野では、スマートメーター２が管理サーバ４へ送信する計量データを、スマートメーター２で固有な鍵で暗号化することが推奨されている。

【0022】

図２では、スマートメーター２の構造を説明している。図３では、スマートメーター２のブロック図を示している。

【0023】

図２で図示した通り、スマートメーター２は、計量部２０、通信部２１および端子部２２より構成され、セキュアエレメント３が実装されている。計量部２０と端子部２２を分離することで、計量部２０を交換するスマートメーター２の近辺を停電させることなく、計量部２０の交換工事を行える。図３で図示した通り、端子部２２は、電力事業者の電線と接続する端子２２０と、ユーザの分電盤と接続する端子２２１を有している。通信部２１は、スマートメーター２が対応した通信方式を行うための回路である。計量部２０と通信部２１を分離することで、スマートメーター２の設置場所に応じて通信方式を変えることができる。

【0024】

計量部２０は、スマートメーター２が設置された場所（例えば、建屋）に係る電力使用量を計量する機能を有している。図３で図示した通り、計量部２０は、ＭＣＵ２００（Micro Controller Unit）、電流センサ２０１、電圧センサ２０２、表示メーター２０３を備えている。図３において、電流センサ２０１、電圧センサ２０２および表示メーター２０３それぞれは、ＭＣＵ２００と接続している。更に、図３では、電源回路２３を図示している。

【0025】

電源回路２３は、端子部２２を利用してＬ線（ライブ線）とＮ線（ニュートラル線）に接続し、スマートメーター２の動作電力を発生させる回路である。図３では明示的に記載していないが、電源回路２３は、計量部２０、セキュアエレメント３および通信部２１と接続している。

【0026】

電流センサ２０１は、端子部２２を利用してＬ線（ライブ線）に接続し、Ｌ線に流れる電流を計測するセンサである。電流センサ２０２は、端子部２２を利用してＬ線とＮ線（ニュートラル線）に接続し、Ｌ線とＮ線の間の電圧を計測するセンサである。

【0027】

表示メーター２０３は、電力使用量に係る計量データを表示するメーターである。表示メーター２０３には、液晶ディスプレイが利用されている。表示メーター２０３に表示する値は、単位時間あたり（例えば、３０分）の計量データではなく、過去に計量した計量データの積算値である。

【0028】

ＭＣＵ２００は、マイクロプロセッサとメモリなどを一つに集積したチップである。ＭＣＵ２００は、メモリとして、電気的に書き換え可能な揮発性メモリと電気的に書き換え可能な不揮発性メモリを備えている。揮発性メモリには、計量部２０が過去に計量した計量データが一時的に記憶される。不揮発性メモリには、スマートメーター２ごとに固有なスマートメーターＩＤ、計量部２０のファームウェアなどが記憶される。

【0029】

ＭＣＵ２００は、コンピュータプログラムによって実現される機能として、電流センサの計測値および電圧センサの計測値から単位時間あたりの計量データを演算する機能と、通信部２１を利用して、管理サーバ４と通信する機能を備えている。本実施形態において、ＭＣＵ２００は、電力使用量に係る計量データを管理サーバ４は送信する際、セキュアエレメント３を利用して、管理サーバ４へ送信する計量データを暗号化し、セキュアエレメント３が暗号化した計量データを管理サーバ４へ送信する。

【0030】

セキュアエレメント３は、暗号演算機能を備え、外部からの暗号解読攻撃に対して高い耐タンパー性を有する半導体製品である。セキュアエレメント３は計量部２０の内部に実装され、セキュアエレメント３は計量部２０のＭＣＵ２００と接続している。セキュアエレメント３の形態としては、ＳＩＭカード（Subscriber Identity Module Card）のような小型のカード媒体と埋め込む型のＩＣチップがあるが、本発明は、セキュアエレメント３の形態には依存しない。

【0031】

図４では、セキュアエレメント３のブロック図を図示している。セキュアエレメント３は、セキュアエレメント３のハードウェア３３と、ハードウェア３３の上層になるオペレーティングシステム３２と、オペレーティングシステム３２を利用するソフトウェアで実現される機能として、平文を暗号化する暗号化手段３０と、セキュアチャネルを確立する手段となるセキュアチャネル確立手段３１を備えている。

【0032】

セキュアエレメント３のハードウェア３３はセキュアエレメント３のＩＣチップである。ＩＣチップは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどを有している。オペレーティングシステム３２は、メモリ管理や入出力管理など、セキュアエレメント３の基本的な機能を実行するソフトウェアである。

【0033】

本実施形態に係るオペレーティングシステム３２は、セキュアエレメント３が対応する暗号アルゴリズムごとに、暗号アルゴリズムを実装したソフトウェアである暗号ライブラリ３２０を備える。暗号ライブラリ３２０の種類としては、ＤＥＳライブラリ（DES: Data Encryption Standard）、ＡＥＳライブラリ（AES: Advanced Encryption Standard）、ＲＳＡライブラリ（RSA: Rivest-Shamir-Adleman cryptosystem）などを想定できる。暗号ライブラリ３２０には、ライブラリＩＤ３２１を紐づけることができる。ライブラリＩＤ３２1とは、暗号ライブラリ３２０を識別する情報である。例えば、ライブラリＩＤ３２1は、暗号ライブラリ３２０の種類とこのバージョンを示す情報である。暗号ライブラリ３２０の引数は、暗号演算処理で使用する暗号鍵３００と暗号化の対象となる平文になる。暗号ライブラリ３２０の戻り値は、暗号鍵３００を用いて平文を暗号化した暗号化データになる。

【0034】

暗号化手段３０は、オペレーティングシステム３２を利用するアプリケーションで実現される機能である。本実施形態に係る暗号化手段３０は、平文の暗号化に用いる暗号鍵３００を記憶する。暗号化手段３０は、コマンドとして、コマンドメッセージに含まれる平文の暗号化を指示する暗号化コマンド３０１を有する。

【0035】

暗号化手段３０は、暗号化コマンド３０１のコマンドメッセージを受信すると、コマンドメッセージに含まれる平文と暗号鍵３００を暗号ライブラリ３２０に引き渡して平文を暗号化した後、暗号化コマンド３０１のレスポンスデータを生成する。暗号ライブラリ３２０の識別に用いるライブラリＩＤ３２1が暗号ライブラリ３２０に紐づけられていない場合、暗号化手段３０は、暗号ライブラリ３２０が平文を暗号化した暗号化データをレスポンスデータに含ませる。暗号ライブラリ３２０にライブラリＩＤ３２１が紐づけられている場合、暗号化手段３０は、暗号化データとライブラリＩＤ３２１をレスポンスデータに含ませる。

【0036】

図５では、暗号化コマンド３０１の構文を説明している。図５（ａ）は、暗号化コマンド３０１のコマンドメッセージの構文を図示している。図５（ｂ）では、暗号化コマンド３０１のレスポンスメッセージの構文を図示している。

【0037】

図５（ａ）で図示したごとく、暗号化コマンド３０１のコマンドメッセージは、ＣＬＡ、ＩＮＳ、Ｐ１、Ｐ２、Ｌｃおよびコマンドデータフィールドを含む。ＣＬＡは、コマンドのクラスを示すクラスバイトである。ＩＮＳは、コマンドを識別するためのコマンドバイトである。Ｐ１およびＰ２は、コマンドのパラメーターを示すパラメーターバイトである。Ｌｃは、コマンドデータの長さを示すバイトである。暗号化コマンド３０１のコマンドデータフィールドには、Ｔａｇ、Ｌｅｎ，Ｖａｌｕｅからなる簡易符号化ＴＬＶ構造のコマンドデータが格納される。暗号化コマンド３０１のＶａｌｕｅには、暗号化の対象となる平文が記述される。

【0038】

図５（ｂ）で図示したごとく、暗号化コマンド３０１のレスポンスメッセージは、レスポンスデータが格納されるレスポンスデータフィールドとＳＷ（Status Word）を含む。ＳＷは、暗号化コマンド３０１の処理状態を示す２バイトの状態バイトである。

【0039】

本実施形態に係る暗号化コマンド３０１のレスポンスデータフィールドには、簡易符号化ＴＬＶ構造のレスポンスデータが格納される。レスポンスデータには、平文を暗号化した暗号化データが含まれる。平文の暗号化に用いた暗号ライブラリ３２０にライブラリＩＤ３２１が紐づけられている場合、レスポンスデータには、平文の暗号化に用いた暗号ライブラリ３２０のライブラリＩＤ３２１を含む。

【0040】

暗号化コマンド３０１のレスポンスデータにライブラリＩＤ３２１を含ませているのは、管理サーバ４側で、平文の暗号化に用いた暗号ライブラリ３２０を識別できるようにするためである。管理サーバ４側で、平文の暗号化に用いた暗号ライブラリ３２０を識別できれば、平文の暗号化に用いた暗号ライブラリ３２０が危殆化して非推奨になっている場合、セキュアエレメント３に実装された暗号ライブラリ３２０をすみやかに更新できる。暗号ライブラリ３２０が危殆化するケースとしては、容易に実施可能な暗号鍵解読法が暗号ライブラリ３２０に見つかったケースが想定できる。この場合、管理サーバ４は、スマートメーター２の計量部２０を中継させて、暗号鍵解読法に対処するパッチ（更新用の小さなソフトウェア）を、セキュアエレメント３にインストールする。

【0041】

なお、一度も更新していない初期状態の暗号ライブラリ３２０にライブラリＩＤ３２１を紐づけずに、更新後の暗号ライブラリ３２０にのみライブラリＩＤ３２１を紐づけることで、暗号ライブラリ３２０を更新したときのみ、暗号ライブラリ３２０のライブラリＩＤ３２１をレスポンスデータに含ませることができる。

【0042】

暗号化手段３０が、暗号ライブラリ３２０のライブラリＩＤ３２１を取得する手法は任意である。例えば、暗号ライブラリ３２０の戻り値にライブラリＩＤ３２１を含ませることで、暗号化手段３０は、暗号ライブラリ３２０のライブラリＩＤ３２１を取得できる。また、暗号化手段３０が、暗号ライブラリ３２０のライブラリＩＤ３２１を読み出すようにしてもよい。

【0043】

セキュアチャネル確立手段３１は、管理サーバ４との間でセキュアチャネルを確立する処理を実行するプログラムで実現される機能になる。管理サーバ４とセキュアエレメント３の間のセキュアチャネルとは、管理サーバ４とセキュアエレメント３の間でセッション鍵３１０を共有し、セッション鍵３１０でデータを暗号化することを意味する。管理サーバ４とセキュアエレメント３の間のセキュアチャネルを確立するプロトコルとしては、Global Platformで定義されているSCP80およびSCP81を利用できる。

【0044】

本実施形態において、暗号化手段３０は、暗号ライブラリ３２０の戻り値である暗号化データを少なくとも含む暗号化コマンド３０１のレスポンスデータをセキュアチャネル確立手段３１に引き渡し、セキュアチャネル確立手段３１は、レスポンスデータをセッション鍵３１０で暗号化する。暗号化手段３０は、セッション鍵３１０で暗号化したレスポンスデータを含むレスポンスメッセージを計量部２０へ返信する。計量部２０は、セキュアエレメント３から受信したレスポンスメッセージに含まれるレスポンスデータを管理サーバ４へ送信する。

【0045】

スマートメーター２の場合、暗号化コマンド３０１のコマンドメッセージに含まれる平文は、計量部２０が計量した計量データになる。計量部２０が計量した計量データは、暗号化手段３０が記憶している暗号鍵３００を利用して暗号化された後、セキュアチャネル手段が記憶しているセッション鍵３１０で暗号化されることになる。また、暗号ライブラリ３２０にライブラリＩＤ３２１が紐づけられている場合は、ライブラリＩＤ３２１は、セキュアチャネル確立手段３１が記憶しているセッション鍵３１０のみで暗号化されることになる。

【0046】

図６では、管理サーバ４へ計量データを送信する一連の手順を示している。図６の説明は、本発明に係る暗号ライブラリ３２０の更新方法およびセキュアエレメント３に実装するコンピュータプログラムの説明も兼ねている。

【0047】

図６で図示した手順において、まず、管理サーバ４は、スマートメーター２に実装されたセキュアエレメント３とセキュアチャネルを確立する処理を実行する（ステップＳ１）。セキュアチャネルを確立する処理の内容は、SCP80やSCP81などのセキュアチャネルプロトコルに依存する。管理サーバ４とセキュアチャネルを確立する際、セキュアエレメント３のセキュアチャネル確立手段３１が起動する。

【0048】

スマートメーター２の計量部２０は、管理サーバ４に電力使用量に係る計量データを送信するとき、まず、管理サーバ４へ送信する計量データをＭＣＵ２００の揮発性メモリから取得する（ステップＳ２）。管理サーバ４に送信する計量データは単位時間あたりの電力使用量を計量したデータになる。次に、スマートメーター２の計量部２０は、電力使用量に係る計量データを平文として含ませた暗号化コマンド３０１のコマンドメッセージをセキュアエレメント３へ送信する（ステップＳ３）。

【0049】

暗号化コマンド３０１のコマンドメッセージはオペレーティングシステム３２から暗号化手段３０に引き渡され、暗号化手段３０は、コマンドメッセージに含まれる平文（ここでは、計量データ）と暗号鍵３００を暗号ライブラリ３２０に引き渡して、コマンドメッセージに含まれる平文を暗号化する（ステップＳ４）。

【0050】

暗号ライブラリ３２０の処理が終了すると、暗号化手段３０は、暗号化コマンド３０１のレスポンスデータを生成する（ステップＳ５）。暗号化コマンド３０１のレスポンスデータには、暗号ライブラリ３２０の戻り値となる暗号化データと、暗号ライブラリ３２０にライブラリＩＤ３２１が紐づけられている場合は、このライブラリＩＤ３２１が含まれる。

【0051】

暗号化コマンド３０１のレスポンスデータを生成すると、セキュアチャネル処理（ステップＳ６）が実行される。このセキュアチャネル処理（ステップＳ６）において、暗号化手段３０は、暗号化コマンド３０１のレスポンスデータをセキュアチャネル確立手段３１に引き渡し、セキュアチャネル確立手段３１は、管理サーバ４と共有のセッション鍵３１０を用いてレスポンスデータを暗号化する。セキュアチャネル処理（ステップＳ６）が終了すると、暗号化手段３０は、セキュアチャネル確立手段３１が暗号化したレスポンスデータを含む暗号化コマンド３０１のレスポンスメッセージを計量部２０へ返信する（ステップＳ７）。

【0052】

スマートメーター２の計量部２０は、暗号化コマンド３０１のレスポンスメッセージがセキュアエレメント３から送信されると、通信部２１を利用して、計量部２０が記憶しているスマートメーターＩＤと暗号化コマンド３０１のレスポンスメッセージに含まれるレスポンスデータを管理サーバ４へ送信する（ステップＳ８）。

【0053】

図示していないが、管理サーバ４は、管理サーバ４とセキュアエレメント３の間のセキュアチャネルで使用するサーバセッション鍵と、セキュアエレメント３に記憶された暗号鍵３００と対になる復号鍵を記憶する。管理サーバ４は、レスポンスデータがスマートメーター２から送信されると、まず、セキュアチャネル処理（ステップＳ９）を実行する。セキュアチャネル処理（ステップＳ９）において、管理サーバ４は、サーバセッション鍵を用いてスマートメーター２から送信されたレスポンスデータを復号して、セッション鍵３１０で暗号化されていないレスポンスデータを得る。

【0054】

次に、管理サーバ４は、セキュアエレメント３に記憶された暗号鍵３００と対になる復号鍵でレスポンスデータに含まれる暗号化データを復号することで、暗号化データを平文に復号する（ステップＳ１０）。ここでは、暗号化データを復号して得られる平文は電力使用量に係る計量データになる。管理サーバ４は、スマートメーター２から送信されたスマートメーターＩＤに関連付けて、暗号化データを復号して得られた計量データを記憶する。

【0055】

次に、管理サーバ４は、セッション鍵３１０で復号したレスポンスデータに含まれるライブラリＩＤ３２１を確認し（ステップＳ１１）、ライブラリＩＤ３２１の確認結果に従い処理を分離する（ステップＳ１２）。

【0056】

レスポンスデータに含まれるライブラリＩＤ３２１に対応した暗号ライブラリ３２０が非推奨になっている場合、管理サーバ４は、ライブラリＩＤ３２１を送信したスマートメーター２に実装されたセキュアエレメント３の暗号ライブラリ３２０を更新する処理（ステップＳ１３）を実行して、図４の手順は終了する。一度も更新していない初期状態の暗号ライブラリ３２０にライブラリＩＤ３２１を紐づけない場合、レスポンスデータにライブラリＩＤ３２１が含まれていない。

【0057】

暗号ライブラリ３２０を更新する処理（ステップＳ１３）において、管理サーバ４とセキュアエレメント３の間のセキュアチャネルを利用して、セキュアエレメント３の暗号ライブラリ３２０を更新するためのパッチを送信し、セキュアエレメント３は、暗号ライブラリ３２０を更新するためのパッチをインストールする。スマートメーター２から送信されたライブラリＩＤ３２１に対応する暗号ライブラリ３２０が非推奨でない場合、暗号ライブラリ３２０を更新することなく、図４の手順は終了する。

【0058】

本実施形態の変形例について説明する。本実施形態では、管理サーバ４とセキュアエレメント３の間でセキュアチャネルを確立していたが、管理サーバ４とセキュアエレメント３の間でセキュアチャネルを確立することは必須ではない。管理サーバ４とセキュアエレメント３の間でセキュアチャネルを確立しない場合、計量部２０が管理サーバ４へ送信するレスポンスデータはセッション鍵３１０で暗号化されない。

【0059】

また、暗号化手段３０が記憶している暗号鍵３００に、暗号鍵３００の識別に用いる鍵ＩＤを紐づけしておき、暗号化コマンド３０１のレスポンスデータに、暗号化手段３０が記憶している暗号鍵３００に紐付けされた鍵ＩＤを含ませるように構成できる。レスポンスデータに鍵ＩＤを含ませておけば、管理サーバ４は、平文の暗号化に用いられた暗号鍵３００をこの鍵ＩＤから特定できる。更に、暗号化コマンド３０１のレスポンスデータに署名データを付け、レスポンスデータの署名データを管理サーバ４に検証させるようにも構成できる。

【符号の説明】

【0060】

１ スマートメーターシステム
２ スマートメーター
２０ 計量部
２１ 通信部
２２ 端子部
３ セキュアエレメント
３０ 暗号化手段
３００ 暗号鍵
３０１ 暗号化コマンド
３１ セキュアチャネル確立手段
３１０ セッション鍵
３２０ 暗号ライブラリ
３２１ ライブラリＩＤ
４ 管理サーバ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】