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特開2024-79325量子暗号通信制御装置、量子暗号通信制御方法及びプログラム
(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】P2024079325
(43)【公開日】2024-06-11
(54)【発明の名称】量子暗号通信制御装置、量子暗号通信制御方法及びプログラム
(51)【国際特許分類】
H04L 45/302 20220101AFI20240604BHJP
H04L 9/12 20060101ALI20240604BHJP
H04L 9/08 20060101ALI20240604BHJP
【ＦＩ】
H04L45/302
H04L9/12
H04L9/08 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022192202
(22)【出願日】2022-11-30
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】301063496
【氏名又は名称】東芝デジタルソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】楠瀬 適
(72)【発明者】
【氏名】高橋 莉里香
【テーマコード（参考）】
5K030
【Ｆターム（参考）】
5K030GA15
5K030KA02
5K030LB05
5K030LC08
5K030LD19
(57)【要約】
【課題】アプリケーションが本来期待するＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を保証できるようにする。
【解決手段】実施形態の量子暗号通信制御装置は、収集部と算出部と保証部と選択部とを備える。収集部は、量子鍵配送によりローカル鍵が生成されるリンクのリンク情報と、グローバル鍵を使用して暗号通信を行うアプリケーションのペアで期待されるグローバル鍵保証量と、を収集する。算出部は、前記リンク情報に基づき、前記グローバル鍵の転送経路の選択に使用されるリンクコストを算出する。保証部は、前記グローバル鍵保証量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する。選択部は、前記リンクコストと、前記保証可能量とに基づき、前記グローバル鍵の転送経路を選択する。
【選択図】図１
【解決手段】実施形態の量子暗号通信制御装置は、収集部と算出部と保証部と選択部とを備える。収集部は、量子鍵配送によりローカル鍵が生成されるリンクのリンク情報と、グローバル鍵を使用して暗号通信を行うアプリケーションのペアで期待されるグローバル鍵保証量と、を収集する。算出部は、前記リンク情報に基づき、前記グローバル鍵の転送経路の選択に使用されるリンクコストを算出する。保証部は、前記グローバル鍵保証量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する。選択部は、前記リンクコストと、前記保証可能量とに基づき、前記グローバル鍵の転送経路を選択する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
量子鍵配送によりローカル鍵が生成されるリンクのリンク情報と、グローバル鍵を使用して暗号通信を行うアプリケーションのペアで期待されるグローバル鍵保証量と、を収集する収集部と、
前記リンク情報に基づき、前記グローバル鍵の転送経路の選択に使用されるリンクコストを算出する算出部と、
前記グローバル鍵保証量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する保証部と、
前記リンクコストと、前記保証可能量とに基づき、前記グローバル鍵の転送経路を選択する選択部と、
を備える量子暗号通信制御装置。
前記リンク情報に基づき、前記グローバル鍵の転送経路の選択に使用されるリンクコストを算出する算出部と、
前記グローバル鍵保証量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する保証部と、
前記リンクコストと、前記保証可能量とに基づき、前記グローバル鍵の転送経路を選択する選択部と、
を備える量子暗号通信制御装置。
【請求項2】
前記リンク情報は、前記リンクで生成されるローカル鍵のローカル鍵生成量、及び、前記リンクで使用されるローカル鍵のローカル鍵蓄積量の少なくとも一方と、前記リンクで予約されたローカル鍵予約済量とを含み、
前記算出部は、前記ローカル鍵生成量及び前記ローカル鍵蓄積量の少なくとも一方と、前記ローカル鍵予約済量とから、前記リンクのリンク容量を算出し、前記リンク容量に基づいて前記リンクコストを算出する、
請求項１に記載の量子暗号通信制御装置。
前記算出部は、前記ローカル鍵生成量及び前記ローカル鍵蓄積量の少なくとも一方と、前記ローカル鍵予約済量とから、前記リンクのリンク容量を算出し、前記リンク容量に基づいて前記リンクコストを算出する、
請求項１に記載の量子暗号通信制御装置。
【請求項3】
前記算出部は、前記リンク容量が大きいほど前記リンクコストを小さくなるように算出し、
前記選択部は、前記リンクコストに基づき、前記グローバル鍵をより多く転送可能な転送経路を優先的に選択する、
請求項２に記載の量子暗号通信制御装置。
前記選択部は、前記リンクコストに基づき、前記グローバル鍵をより多く転送可能な転送経路を優先的に選択する、
請求項２に記載の量子暗号通信制御装置。
【請求項4】
前記リンクコスト及び前記保証可能量の算出と、前記転送経路の選択とを行うタイミングを制御する制御部を更に備える、
請求項２又は３に記載の量子暗号通信制御装置。
請求項２又は３に記載の量子暗号通信制御装置。
【請求項5】
前記制御部は、新たなアプリケーションのペアによって要求されたグローバル鍵保証量が追加された場合、既存のアプリケーションのペアのグローバル鍵保証量が削除された場合、既存のアプリケーションのペアのグローバル鍵保証量が変更された場合、または、前記グローバル鍵保証量が現在の転送経路において保証できなくなった場合に、前記リンクコスト及び前記保証可能量の算出と、前記転送経路の選択とを行うことを決定する、
請求項４に記載の量子暗号通信制御装置。
請求項４に記載の量子暗号通信制御装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記リンクコスト及び前記保証可能量の算出と、前記転送経路の選択とを行うことを定期的に決定する、
請求項４に記載の量子暗号通信制御装置。
請求項４に記載の量子暗号通信制御装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記ローカル鍵生成量及び前記ローカル鍵蓄積量の少なくとも一方が、閾値より小さい場合、前記リンクコスト及び前記保証可能量の算出と、前記転送経路の選択とを行うことを決定する、
請求項４に記載の量子暗号通信制御装置。
請求項４に記載の量子暗号通信制御装置。
【請求項8】
前記グローバル鍵保証量は、単位時間あたりに前記アプリケーションが必要とするグローバル鍵量であり、
前記グローバル鍵保証量は、前記アプリケーションのペアを利用するユーザーからの登録によって受け付けられる、
請求項２又は３に記載の量子暗号通信制御装置。
前記グローバル鍵保証量は、前記アプリケーションのペアを利用するユーザーからの登録によって受け付けられる、
請求項２又は３に記載の量子暗号通信制御装置。
【請求項9】
前記収集部は、前記アプリケーションのペアで使用されるグローバル鍵のグローバル鍵蓄積量、前記アプリケーションのペアで使用されたグローバル鍵のグローバル鍵消費量、及び、前記アプリケーションのペアで使用されるグローバル鍵のグローバル鍵生成量を更に収集し、
前記算出部は、前記グローバル鍵蓄積量、前記グローバル鍵消費量及び前記グローバル鍵生成量に更に基づいて、前記リンクコストを算出する、
請求項２又は３に記載の量子暗号通信制御装置。
前記算出部は、前記グローバル鍵蓄積量、前記グローバル鍵消費量及び前記グローバル鍵生成量に更に基づいて、前記リンクコストを算出する、
請求項２又は３に記載の量子暗号通信制御装置。
【請求項10】
前記収集部は、前記アプリケーションのペアで使用されるグローバル鍵のグローバル鍵蓄積量、前記アプリケーションのペアで使用されたグローバル鍵のグローバル鍵消費量、及び、前記アプリケーションのペアで使用されるグローバル鍵のグローバル鍵生成量を更に収集し、
前記算出部は、前記グローバル鍵蓄積量と前記グローバル鍵消費量、前記グローバル鍵生成量の少なくとも一つに基づいて、グローバル鍵必要量を推定し、
前記保証部は、前記グローバル鍵必要量が推定された場合、前記グローバル鍵必要量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の量子暗号通信制御装置。
前記算出部は、前記グローバル鍵蓄積量と前記グローバル鍵消費量、前記グローバル鍵生成量の少なくとも一つに基づいて、グローバル鍵必要量を推定し、
前記保証部は、前記グローバル鍵必要量が推定された場合、前記グローバル鍵必要量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の量子暗号通信制御装置。
【請求項11】
前記収集部は、前記アプリケーションのペアで使用されるグローバル鍵のグローバル鍵蓄積量、前記アプリケーションのペアで使用されたグローバル鍵のグローバル鍵消費量、及び、前記アプリケーションのペアで使用されるグローバル鍵のグローバル鍵生成量を更に収集し、
前記算出部は、前記グローバル鍵生成量と前記グローバル鍵消費量との差によって、実際のグローバル鍵量を算出し、前記グローバル鍵保証量と前記実際のグローバル鍵量との差から、更に前記グローバル鍵蓄積量を減じることによって、グローバル鍵必要量を推定し、
前記保証部は、前記グローバル鍵必要量が推定された場合、前記グローバル鍵必要量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の量子暗号通信制御装置。
前記算出部は、前記グローバル鍵生成量と前記グローバル鍵消費量との差によって、実際のグローバル鍵量を算出し、前記グローバル鍵保証量と前記実際のグローバル鍵量との差から、更に前記グローバル鍵蓄積量を減じることによって、グローバル鍵必要量を推定し、
前記保証部は、前記グローバル鍵必要量が推定された場合、前記グローバル鍵必要量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の量子暗号通信制御装置。
【請求項12】
量子暗号通信制御装置が、量子鍵配送によりローカル鍵が生成されるリンクのリンク情報と、グローバル鍵を使用して暗号通信を行うアプリケーションのペアで期待されるグローバル鍵保証量と、を収集するステップと、
前記量子暗号通信制御装置が、前記リンク情報に基づき、前記グローバル鍵の転送経路の選択に使用されるリンクコストを算出するステップと、
前記量子暗号通信制御装置が、前記グローバル鍵保証量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出するステップと、
前記量子暗号通信制御装置が、前記リンクコストと、前記保証可能量とに基づき、前記グローバル鍵の転送経路を選択するステップと、
を含む量子暗号通信制御方法。
前記量子暗号通信制御装置が、前記リンク情報に基づき、前記グローバル鍵の転送経路の選択に使用されるリンクコストを算出するステップと、
前記量子暗号通信制御装置が、前記グローバル鍵保証量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出するステップと、
前記量子暗号通信制御装置が、前記リンクコストと、前記保証可能量とに基づき、前記グローバル鍵の転送経路を選択するステップと、
を含む量子暗号通信制御方法。
【請求項13】
コンピュータを、
量子鍵配送によりローカル鍵が生成されるリンクのリンク情報と、グローバル鍵を使用して暗号通信を行うアプリケーションのペアで期待されるグローバル鍵保証量と、を収集する収集部と、
前記リンク情報に基づき、前記グローバル鍵の転送経路の選択に使用されるリンクコストを算出する算出部と、
前記グローバル鍵保証量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する保証部と、
前記リンクコストと、前記保証可能量とに基づき、前記グローバル鍵の転送経路を選択する選択部、
として機能させるためのプログラム。
量子鍵配送によりローカル鍵が生成されるリンクのリンク情報と、グローバル鍵を使用して暗号通信を行うアプリケーションのペアで期待されるグローバル鍵保証量と、を収集する収集部と、
前記リンク情報に基づき、前記グローバル鍵の転送経路の選択に使用されるリンクコストを算出する算出部と、
前記グローバル鍵保証量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する保証部と、
前記リンクコストと、前記保証可能量とに基づき、前記グローバル鍵の転送経路を選択する選択部、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は量子暗号通信制御装置、量子暗号通信制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
暗号で保護されたネットワークにおいて、リンクの残りの暗号化容量に基づいて、重要なデータトラフィックを、危険なリンク又は遅延のあるリンクなどから回避するようにデータトラフィックをルーティングする方法が従来から知られている。また、リンクの残りの暗号化容量に基づいて、「フロー制御」を実行するネットワークルーティングデバイス装置（例えばルーターなど）が従来から知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第７，３９２，３７８号明細書
【特許文献2】米国特許第７，４４１，２６７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、従来の技術では、アプリケーションが本来期待するＱｏＳ（Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｒｖｉｃｅ）を保証できるとは限らないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【0005】
実施形態の量子暗号通信制御装置は、収集部と算出部と保証部と選択部とを備える。収集部は、量子鍵配送によりローカル鍵が生成されるリンクのリンク情報と、グローバル鍵を使用して暗号通信を行うアプリケーションのペアで期待されるグローバル鍵保証量と、を収集する。算出部は、前記リンク情報に基づき、前記グローバル鍵の転送経路の選択に使用されるリンクコストを算出する。保証部は、前記グローバル鍵保証量を満たすように前記リンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する。選択部は、前記リンクコストと、前記保証可能量とに基づき、前記グローバル鍵の転送経路を選択する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下に添付図面を参照して、量子暗号通信制御装置、量子暗号通信制御方法及びプログラムの実施形態を詳細に説明する。
【0008】
（第１実施形態）
はじめに、実施形態の量子暗号通信システムの構成の例について説明する。
［構成の例］
図１は、実施形態の量子暗号通信システム１の構成の例を示す図である。実施形態の量子暗号通信システム１は、ノード１００ａ～１００ｅ、アプリケーション２００ａ～２００ｂ、アプリケーションネットワーク５０１及び鍵共有ネットワーク５０２を備える。
はじめに、実施形態の量子暗号通信システムの構成の例について説明する。
［構成の例］
図１は、実施形態の量子暗号通信システム１の構成の例を示す図である。実施形態の量子暗号通信システム１は、ノード１００ａ～１００ｅ、アプリケーション２００ａ～２００ｂ、アプリケーションネットワーク５０１及び鍵共有ネットワーク５０２を備える。
【0009】
例えば、ノード１００ａは、ノード１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄとリンクを介して接続される。ノード１００ａは、ノード１００ｂとの間のリンクを介して、量子鍵配送（ＱＫＤ：Ｑｕａｎｔｕｍ Ｋｅｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）によってローカル鍵（量子鍵）３０１ａを共有する。また、ノード１００ａは、ＱＫＤによる暗号鍵（量子鍵）の生成とは独立に、乱数である暗号鍵をグローバル鍵４０１ａとして生成し、アプリケーション２００ａに提供する。
【0010】
また例えば、ノード１００ｅは、ノード１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄとリンクを介して接続される。ノード１００ｅは、ノード１００ｃとの間のリンクを介して、ＱＫＤによってローカル鍵３０１ｂを共有する。また、ノード１００ｅは、ＱＫＤによる暗号鍵の生成とは独立に、乱数である暗号鍵をグローバル鍵４０１ｂとして生成し、アプリケーション２００ｂに提供する。
【0011】
以下、ノード１００ａ～１００ｅを区別しない場合、単にノード１００という。アプリケーション２００ａ～２００ｂを区別しない場合、単にアプリケーション２００という。ローカル鍵３０１ａ～３０１ｂを区別しない場合、単にローカル鍵３０１という。グローバル鍵４０１ａ～４０１ｂを区別しない場合、単にグローバル鍵４０１という。
【0012】
アプリケーション２００は、アプリケーションネットワーク５０１を介して、グローバル鍵４０１を用いた暗号通信を行う。
【0013】
アプリケーションネットワーク５０１は、グローバル鍵４０１によって暗号化されたデータが送受信されるネットワークである。
【0014】
鍵共有ネットワーク５０２は、リンクにより接続される各ノード１００の間で、ローカル鍵３０１を共有するネットワークである。
【0015】
なお、図１の例では、ノード１００の個数は５であるが、ノード１００の個数は５に限られるものではない。また、図１の例では、アプリケーション２００の個数は２であるが、アプリケーション２００の個数は２に限られるものではない。
【0016】
図２は、実施形態のグローバル鍵４０１の共有処理の例を説明するための図である。上述のように、ノード１００は、ＱＫＤ機能を備える。具体的には、ノード１００は、リンクで接続されたノード１００との間で乱数を生成して共有する機能と、生成された乱数をローカル鍵３０１として利用して、鍵共有ネットワーク５０２上で暗号通信を行う機能とを備える。
【0017】
なお、特定のノード１００（図２の例では、ノード１００ａ及び１００ｅ）は、ＱＫＤ機能とは独立に乱数（図２の例では、グローバル鍵４０１）を生成する機能と、当該機能により生成された乱数を、対向の装置に送信する機能とを備えてもよい。
【0018】
各ノード１００は、グローバル鍵４０１を共有するためのルーティングを行う。そして、各ノード１００は、ルーティングにより決定されたパスを使用して、グローバル鍵４０１を共有（転送）する。グローバル鍵４０１は、リンクで接続された対向のノード１００間で共有されたローカル鍵３０１によるＯＴＰ（Ｏｎｅ Ｔｉｍｅ Ｐａｄ）通信で暗号化され、対向のノード１００に安全に転送される。
【0019】
図２の例では、ノード１００ａおよびノード１００ｅの間でグローバル鍵４０１が共有され、当該グローバル鍵４０１が、アプリケーション２００ａ及び２００ｂへ提供される。
【0020】
図３は、最小単位の鍵共有ネットワーク５０２の構成の例を示す図である。図３の例は、ノード１００ｆ及び１００ｇとの間がリンクにより接続され、当該リンクによるＱＫＤが行われる場合を示す。図３の示すように、最小単位の鍵共有ネットワーク５０２の構成は、一対のノード１００ｆ及び１００ｇによって構成される。
【0021】
図４は、実施形態のノード１００の機能構成の例を示す図である。実施形態のノード１００（量子暗号通信制御装置の一例）は、制御部１０１と、管理部１０２と、プラットフォーム部１０３と、通信部１０４と、ルーティング処理部１１０と、を備える。
【0022】
制御部１０１は、当該ノード１００で行われる処理の制御を行う。制御部１０１は、例えば、各構成部の起動を担う。また、ルーティング処理部１１０で行われる経路計算（経路再計算）のタイミングを制御する。
【0023】
例えば、制御部１０１は、新たなアプリケーション２００のペアによって要求されたグローバル鍵保証量が追加された場合、既存のアプリケーション２００のペアのグローバル鍵保証量が削除された場合、既存のアプリケーション２００のペアのグローバル鍵保証量が変更された場合、または、グローバル鍵保証量が現在の転送経路（配送経路）において保証できなくなった場合に、グローバル鍵４０１の転送経路の選択に使用されるリンクコスト、及び、ローカル鍵３０１の保証可能量の算出と、転送経路の選択とを行うことを決定する。ここで、グローバル鍵保証量は、例えば単位時間あたりにアプリケーション２００が必要とするグローバル鍵量である。
【0024】
また例えば、制御部１０１は、リンクコスト、及び、ローカル鍵３０１の保証可能量の算出と、前記転送経路の選択とを行うことを定期的に決定する。定期的にグローバル鍵転送経路を再計算することによって、各リンクのローカル鍵消費量を全体最適化することができる。
【0025】
また例えば、制御部１０１は、ローカル鍵生成量及びローカル鍵蓄積量の少なくとも一方が、閾値より小さい場合、リンクコスト、及び、ローカル鍵３０１の保証可能量の算出と、転送経路の選択とを行うことを決定する。例えば、環境の変化、及び、盗聴者の存在などによってローカル鍵生成量が下がると、ローカル鍵蓄積量も下がる。ローカル鍵蓄積量が下がった場合には、グローバル鍵保証量を保証できなくなる可能性があることから、グローバル鍵転送経路の再計算することによって、グローバル鍵４０１の転送量を保証することができる。
【0026】
管理部１０２は、ノード１００の接続しているリンクの鍵、鍵生成速度及び鍵保有量などの鍵リソースを管理する。
【0027】
プラットフォーム部１０３は、当該ノード１００の他の構成要素の管理及び動作に必要なコンピュータのオペレーティングシステム機能、基本的なネットワーク機能、及び、セキュリティ機能等を提供する。
【0028】
通信部１０４は、当該ノード１００が接続されている他のノード１００との通信を行う。通信部１０４は、リンクごとに備えられ、それぞれ量子通信部１０５と、古典通信部１０６と、を有する。図４の例は、３つのリンクのそれぞれによって、対向のノード１００と、量子通信部１０５及び古典通信部１０６で接続される場合を示す。
【0029】
量子通信部１０５は、量子通信路１０５によって他のノード１００に接続されており、他のノード１００と量子通信を行う。量子通信部１０５は、リンクによって接続されたノード１００との間で、量子暗号（ＱＫＤ）を用いて、ローカル鍵（暗号鍵）を生成するための光子のビット列（乱数）を共有する。
【0030】
古典通信部１０６は、古典通信路１０６によって他のノード１００に接続されており、他のノード１００と古典通信を行う。古典通信部１０６を介してノード１００間で交換されるデータには、グローバル鍵４０１等のデータがある。グローバル鍵４０１等のデータは、通常、ノード１００により管理されるローカル鍵３０１を用いた暗号通信により、古典通信部１０６を介して送信される。
【0031】
ルーティング処理部１１０は、グローバル鍵４０１のルーティング（経路制御）を実行する。ルーティング処理部１１０は、収集部１１１と、算出部１１２と、保証部１１３と、選択部１１４と、記憶部１１５と、を備える。
【0032】
収集部１１１は、古典通信部１０６を介して、リンク情報（後述の図７参照）を収集する。リンク情報は、ノード１００が接続しているリンクの状態、そのリンクのネットワークアドレス、リンクごとのコスト、及び、ネットワーク情報等を含む。また、収集部１１１は、ノード１００に接続するアプリケーションペア情報（後述の図６参照）を収集する。収集部１１１は、収集されたリンク情報とアプリケーションペア情報とを記憶部１１５に記憶する。
【0033】
算出部１１２は、ノード１００に接続しているリンクのローカル鍵生成量と、ローカル鍵蓄積量と、ローカル鍵予約済量とを用いて、リンク容量（リンクに流せるローカル鍵量）と、リンク容量に基づくリンクコストと、を算出する。なお、算出部１１２は、状態とＱＫＤ性能とを更に用いて、リンク容量と、リンク容量に基づくリンクコストと、を算出してもよい。
【0034】
保証部１１３は、算出部１１２により算出されたリンク容量とリンクコストと、収集部１１１により収集されたグローバル鍵保証量と、から各経路のローカル鍵３０１の保証可能量を算出する。なお、保証部１１３は、グローバル鍵蓄積量とグローバル鍵消費量とグローバル鍵生成量とを更に用いて、ローカル鍵３０１の保証可能量を算出してもよい。
【0035】
選択部１１４は、受信側の拠点（ノード１００）に到達する複数のパス候補から、そのパス候補のリンクコスト（メトリック）に基づいて、メトリックが最適となる最適パスを選択することによって、最適パスツリーを作成する。選択部１１４は、最適パスツリーからルーティングテーブルを作成し、ルーティングテーブルを記憶部１１５に記憶する。
【0036】
記憶部１１５は、リンク情報（例えば、ローカル鍵生成量、ローカル鍵蓄積量、ローカル鍵予約量、状態及びＱＫＤ性能）のデータベース、アプリケーションペア情報のデータベース（例えば、グローバル鍵保証量、グローバル鍵蓄積量、グローバル鍵消費量及びグローバル鍵生成量）、及び、選択部１１４により作成されたルーティングテーブル等を記憶する。
【0037】
［量子暗号通信制御方法の例］
図５は、実施形態の量子暗号通信制御方法の例を示すフローチャートである。はじめに、収集部１１１が、リンク情報及びアプリケーションペア情報を収集し、当該リンク情報及びアプリケーションペア情報を記憶部１１５に記憶する（ステップＳ１）。次に、算出部１１２が、記憶部１１５からアプリケーションペア情報（例えば、グローバル鍵保証量、グローバル鍵蓄積量、グローバル鍵消費量及びグローバル鍵生成量）を取得する（ステップＳ２）。なお、算出部１１２は、記憶部１１５から、アプリケーションペア情報を取得せずに、アプリケーション２００から直接、アプリケーションペア情報（例えば、グローバル鍵保証量、グローバル鍵蓄積量、グローバル鍵消費量及びグローバル鍵生成量）の要求を受信してもよい。
図５は、実施形態の量子暗号通信制御方法の例を示すフローチャートである。はじめに、収集部１１１が、リンク情報及びアプリケーションペア情報を収集し、当該リンク情報及びアプリケーションペア情報を記憶部１１５に記憶する（ステップＳ１）。次に、算出部１１２が、記憶部１１５からアプリケーションペア情報（例えば、グローバル鍵保証量、グローバル鍵蓄積量、グローバル鍵消費量及びグローバル鍵生成量）を取得する（ステップＳ２）。なお、算出部１１２は、記憶部１１５から、アプリケーションペア情報を取得せずに、アプリケーション２００から直接、アプリケーションペア情報（例えば、グローバル鍵保証量、グローバル鍵蓄積量、グローバル鍵消費量及びグローバル鍵生成量）の要求を受信してもよい。
【0038】
図６は、実施形態のアプリケーションペア情報の例を示す図である。実施形態のアプリケーションペア情報は、アプリペア、ドメイン、送信側の拠点（ノード１００）、受信側の拠点（ノード１００）、グローバル鍵保証量、鍵長、鍵保証開始日時、鍵保証終了日時、グローバル鍵蓄積量、グローバル鍵消費量及びグローバル鍵生成量を含む。
【0039】
アプリペアは、暗号化通信するアプリケーション２００のペアを示す情報である。ドメインは、アプリペアの管理者（所有者）を示す情報である。送信側の拠点（ノード１００）は、アプリペアの送信側が配置された拠点（ノード１００）を示す情報である。受信側の拠点（ノード１００）は、アプリペアの受信側が配置された拠点（ノード１００）を示す情報である。送信側の拠点及び受信側の拠点は、経路計算で始点及び終点として使用される。
【0040】
グローバル鍵保証量は、アプリペアのユーザー（例えばアプリペアの管理者等）が期待する（必要とする）単位時間（例えば、１日、１時間及び１分等）あたりの暗号鍵（グローバル鍵）の保証量（バイト）である。例えば、グローバル鍵保証量は、アプリケーション２００、または、アプリケーション２００のペアから登録により受け付けられる。また例えば、グローバル鍵保証量は、アプリケーション２００のペアを利用するユーザーからの登録により受け付けられてもよい。グローバル鍵保証量がアプリケーションペア２００、または、アプリケーション２００のペアから登録されない場合は、グローバル鍵保証量以外のグローバル鍵の情報（グローバル鍵消費量やグローバル鍵生成量）に基づいて、グローバル鍵必要量を推定する。また例えば、グローバル鍵保証量がユーザーから登録されない場合は、グローバル鍵保証量以外のグローバル鍵の情報（グローバル鍵消費量やグローバル鍵生成量）に基づいて、グローバル鍵必要量を推定する。グローバル鍵保証量、または、グローバル鍵必要量は、リンクコストのパラメータとして使用される。
【0041】
鍵長は、暗号鍵（グローバル鍵）の長さである。鍵保証開始日時は、暗号鍵（グローバル鍵）の保証開始日時である。鍵保証終了日時は、暗号鍵（グローバル鍵）の保証終了日時である。
【0042】
グローバル鍵蓄積量は、アプリペアで使用される暗号鍵（グローバル鍵）の蓄積量（バイト）である。グローバル鍵消費量は、アプリペアにより使用された単位時間（例えば、１日、１時間及び１分等）あたりの暗号鍵（グローバル鍵）の消費量（バイト、ｂｐｓ）である。グローバル鍵生成量は、アプリペアのために生成された単位時間（例えば、１日、１時間及び１分等）あたりの暗号鍵（グローバル鍵）の生成量（バイト、ｂｐｓ）である。
【0043】
なお、図６に示すアプリケーションペア情報は一例である。図６に示すアプリケーションペア情報のうち、例えばドメイン、鍵長、鍵保証開始日時及び鍵保証終了日時は、任意であり、アプリケーションペア情報に、例えばドメイン、鍵長、鍵保証開始日時及び鍵保証終了日時が含まれていなくてもよい。
【0044】
図５に戻り、続いて、算出部１１２は、記憶部１１５からリンク情報（例えば、ローカル鍵生成量、ローカル鍵蓄積量、ローカル鍵予約済量、状態及びＱＫＤ性能）を取得する（ステップＳ３）。
【0045】
図７は、実施形態のリンク情報の例を示す図である。実施形態のリンク情報は、リンク、状態、ネットワーク情報、ローカル鍵最大蓄積量、ローカル鍵蓄積量、ローカル鍵生成量、ローカル鍵消費量、ローカル鍵予約済量、時刻及びＱＫＤ性能を含む。
【0046】
リンクは、ノード１００が接続しているリンクを示す情報である。状態は、リンクの稼働状態、及び、リンクを構成するノード１００の稼働状態である。ネットワーク情報は、リンクの送信拠点及び受信拠点の情報（例えば、送信速度及び受信速度など）である。
【0047】
ローカル鍵最大蓄積量は、リンクの暗号鍵（ローカル鍵）の最大蓄積量（バイト）であり、リンクの暗号鍵（ローカル鍵）の記憶容量を示す。ローカル鍵蓄積量は、リンクの暗号鍵（ローカル鍵）の蓄積量（バイト）であり、現在、蓄積されている暗号鍵（ローカル鍵）の蓄積量を示す。ローカル鍵生成量は、リンクの暗号鍵（ローカル鍵）の累計生成量（バイト、ｂｐｓ）である。
【0048】
ローカル鍵消費量は、リンクの暗号鍵（ローカル鍵）の累計消費量（バイト、ｂｐｓ）である。ローカル鍵予約済量は、各アプリペアが期待するグローバル鍵４０１の保証量を満たすために、リンクに対して予約されたローカル鍵量の合算値（バイト）である。ローカル鍵消費量及びローカル鍵予約済量は、グローバル鍵４０１の転送経路が新たに決定すると更新される。
【0049】
時刻は、リンク情報を記録した時刻を示すタイムスタンプである。ＱＫＤ性能は、ＱＫＤ装置（図１の例では、ノード１００）の性能である。例えば、ＱＫＤ性能は、セキュアキーの生成量、セキュアキーのレート、及び、セキュアキーのエラーレートである。セキュアキーは、ローカル鍵３０１を生成する前の鍵であり、暗号化用と復号用とに振り分けていない点が、ローカル鍵３０１とは異なる。
【0050】
【0051】
図５に戻り、続いて、算出部１１２が、ステップＳ３で取得されたリンク情報を用いて、リンク容量と、リンク容量に基づくリンクコストとを算出する（ステップＳ４）。リンクコストは、ローカル鍵３０１の保証可能量、及び、グローバル鍵４０１の転送経路の選択（抽出）に利用される。
【0052】
ステップＳ４におけるリンク容量、及び、リンク容量を用いたリンクコストの計算では、例えば、リンク情報に含まれる次のパラメータが使用される。
【0053】
・単位時間あたりのローカル鍵生成量Ｎｇｅｎ
算出部１１２は、ＱＫＤによる各リンクの鍵生成量の変動を考慮するため、過去のローカル鍵生成量から将来のローカル鍵生成量Ｎｇｅｎを推定し、ローカル鍵生成量Ｎｇｅｎをリンクコストの計算に利用する。
・単位時間あたりのローカル鍵予約済量Ｎｒｓｖ
算出部１１２は、アプリペアのＱｏＳ（例えば、期待される暗号化強度を満たした状態での通信速度など）を保証するために予約済みとなっているローカル鍵が消費されることを防ぐために、ローカル鍵予約済量Ｎｒｓｖをリンクコストの計算に利用する。
・現在のローカル鍵蓄積量Ｎｃｕｒ
算出部１１２は、現在のローカル鍵蓄積量Ｎｃｕｒをリンクコストの計算に利用する。
算出部１１２は、ＱＫＤによる各リンクの鍵生成量の変動を考慮するため、過去のローカル鍵生成量から将来のローカル鍵生成量Ｎｇｅｎを推定し、ローカル鍵生成量Ｎｇｅｎをリンクコストの計算に利用する。
・単位時間あたりのローカル鍵予約済量Ｎｒｓｖ
算出部１１２は、アプリペアのＱｏＳ（例えば、期待される暗号化強度を満たした状態での通信速度など）を保証するために予約済みとなっているローカル鍵が消費されることを防ぐために、ローカル鍵予約済量Ｎｒｓｖをリンクコストの計算に利用する。
・現在のローカル鍵蓄積量Ｎｃｕｒ
算出部１１２は、現在のローカル鍵蓄積量Ｎｃｕｒをリンクコストの計算に利用する。
【0054】
算出部１１２は、リンク容量Ｎ＝Ｎｇｅｎ＋Ｎｃｕｒ－Ｎｒｓｖを利用して、リンクコストを計算する。すなわち、リンクコストの計算には、将来生成されるローカル鍵生成量Ｎｇｅｎに、現在のローカル鍵蓄積量Ｎｃｕｒを加えて、予約されているローカル鍵量Ｎｒｓｖを減じた値であるリンク容量Ｎが利用される。ローカル鍵予約済量Ｎｒｓｖを減じることによって、他のアプリケーション２００の予約済鍵が使用されないように経路計算できる。
【0055】
なお、リンク情報には、リンクで生成されるローカル鍵３０１のローカル鍵生成量Ｎｇｅｎ、及び、リンクで使用されるローカル鍵３０１のローカル鍵蓄積量Ｎｃｕｒの少なくとも一方と、リンクで予約されたローカル鍵予約済量Ｎｒｓｖとが含まれていてもよい。例えば、ローカル鍵生成量Ｎｇｅｎがある場合、算出部１１２は、リンクのリンク容量Ｎ＝Ｎｇｅｎ－Ｎｒｓｖを算出し、リンク容量Ｎに基づいてリンクコストを算出する。また例えば、ローカル鍵蓄積量Ｎｃｕｒがある場合、算出部１１２は、リンクのリンク容量Ｎ＝Ｎｃｕｒ－Ｎｒｓｖを算出し、リンク容量Ｎに基づいてリンクコストを算出する。
【0056】
次に、ステップＳ４におけるリンクコストの計算式の例をあげる。
【0057】
算出部１１２は、入力パラメータの大きさによるリンクコストへの影響度によって、線形関数、反比例関数又は指数関数の下記式を、リンクコストの計算式として選択する。
【0058】
１．線形関数Ｃ＝Ｎｍａｘ－αＮ＋β
ここで、Ｎｍａｘは、ローカル鍵最大蓄積量であり、Ｎは、上述のリンク容量であり、α及びβは重み係数である。線形関数は、ローカル鍵量が小さいほどリンクコストを大きくしたい場合に使用される。
ここで、Ｎｍａｘは、ローカル鍵最大蓄積量であり、Ｎは、上述のリンク容量であり、α及びβは重み係数である。線形関数は、ローカル鍵量が小さいほどリンクコストを大きくしたい場合に使用される。
【0059】
２．反比例関数Ｃ＝α／Ｎ＋β
反比例関数は、ローカル鍵量が多いときほどコストを小さく、ローカル鍵量が少ないときほどコストを大きくしたい場合に使用される。
反比例関数は、ローカル鍵量が多いときほどコストを小さく、ローカル鍵量が少ないときほどコストを大きくしたい場合に使用される。
【0060】
３．指数関数Ｃ＝αγＮ＋β（０＜γ＜１）
指数関数は、ローカル鍵量が大きいときに比べてローカル鍵量が小さいときほど、枯渇を避けるためにリンクコストへの関与を大きくしたい場合に使用される。
指数関数は、ローカル鍵量が大きいときに比べてローカル鍵量が小さいときほど、枯渇を避けるためにリンクコストへの関与を大きくしたい場合に使用される。
【0061】
算出部１１２は、例えば、上記線形関数を用いることによって、リンク容量Ｎが大きいほどリンクコストＣを小さくなるように算出する。これにより、選択部１１４が、リンクコストＣに基づき、グローバル鍵４０１をより多く転送可能な転送経路を優先的に選択することができるので、各リンクのローカル鍵量消費の負荷を分散させ、ローカル鍵が枯渇するリスクを低減することができる。
【0062】
また例えば、ステップＳ４におけるリンク容量、及び、リンク容量を用いたリンクコストの計算では、リンク情報に含まれる次のパラメータが使用されてもよい。
【0063】
・エラーレートｅ
算出部１１２は、ＱＫＤ性能の一つであるエラーレートｅ（％）をそのまま利用する。または、算出部１１２は、エラーレートｑが閾値以上の場合は、リンクコストを無限大など大きな値にする。例えば、閾値を１０とした場合、エラーレートｑは以下のようになる。
エラーレートｑ（％）に基づく変数ｅ＝∞（ｑ≧１０（％）の場合）、
ｅ＝ｑ（ｑ＜１０（％）の場合）
算出部１１２は、ＱＫＤ性能の一つであるエラーレートｅ（％）をそのまま利用する。または、算出部１１２は、エラーレートｑが閾値以上の場合は、リンクコストを無限大など大きな値にする。例えば、閾値を１０とした場合、エラーレートｑは以下のようになる。
エラーレートｑ（％）に基づく変数ｅ＝∞（ｑ≧１０（％）の場合）、
ｅ＝ｑ（ｑ＜１０（％）の場合）
【0064】
・単位時間あたりのセキュアキーの生成量（レート）Ｋｇｅｎ
算出部１１２は、ＱＫＤ性能の一つである上述のセキュアキーの生成量（レート）Ｋｇｅｎを、上述のローカル鍵生成量Ｎｇｅｎの代わりに利用してもよい。
算出部１１２は、ＱＫＤ性能の一つである上述のセキュアキーの生成量（レート）Ｋｇｅｎを、上述のローカル鍵生成量Ｎｇｅｎの代わりに利用してもよい。
【0065】
・リンクの状態フラグｓ
算出部１１２は、リンクが稼働状態でない場合は、リンクコストを無限大など大きな値にする。また、算出部１１２は、リンクを構成する２つのノード１００のいずれかのノード１００が稼働状態でない場合も、そのリンクのリンク評価値を無限大など大きな値にする。
リンクの稼働状態に基づく変数ｓ＝１（リンクが稼働している場合）、
ｓ＝∞（リンクが稼働していない場合）
算出部１１２は、リンクが稼働状態でない場合は、リンクコストを無限大など大きな値にする。また、算出部１１２は、リンクを構成する２つのノード１００のいずれかのノード１００が稼働状態でない場合も、そのリンクのリンク評価値を無限大など大きな値にする。
リンクの稼働状態に基づく変数ｓ＝１（リンクが稼働している場合）、
ｓ＝∞（リンクが稼働していない場合）
【0066】
上記のリンクの状態及びリンクの性能を評価するパラメータを導入することで、より状態の良い経路を考慮して、グローバル鍵４０１を転送する経路計算を行うことができる。
【0067】
また例えば、ステップＳ４における前述の１．～３．に示すリンクコストの計算式Ｃに対して、追加のパラメータを導入してリンクコストＣ２を計算してもよい。下記の示す４．～６．の式はどれか一つに限定されるものではなく、組み合わせて利用されても良い。
【0068】
４．Ｃ２＝ｅＣ（エラーレートｅの導入）
エラーレートｅで盗聴を検知し、前述のリンクコストに対して、エラーレートｅを乗じる。この式は、エラーレートｅが高いほど、リンクコストを大きくしたい場合に使用される。
エラーレートｅで盗聴を検知し、前述のリンクコストに対して、エラーレートｅを乗じる。この式は、エラーレートｅが高いほど、リンクコストを大きくしたい場合に使用される。
【0069】
５．Ｃ２＝Ｃ／Ｋｇｅｎ（セキュアキーの導入）
この式は、セキュアキーの生成量（レート）が大きいほど、リンクコストを小さくしたい場合に使用される。
この式は、セキュアキーの生成量（レート）が大きいほど、リンクコストを小さくしたい場合に使用される。
【0070】
６．Ｃ２＝ｓＣ（リンク状態ｓの導入）
この式は、リンクが稼働していないときに、リンクコストを大きくしたい場合に使用される。
この式は、リンクが稼働していないときに、リンクコストを大きくしたい場合に使用される。
【0071】
また例えば、ステップＳ４におけるリンク容量、及び、リンク容量を用いたリンクコストの計算では、アプリケーションペア情報に含まれる次のパラメータが使用されてもよい。すなわち、算出部１１２は、グローバル鍵蓄積量、グローバル鍵消費量及びグローバル鍵生成量に更に基づいて、リンクコストを算出してもよい。
【0072】
・グローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒ
ｕ，ｖ
算出部１１２は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアの暗号鍵（グローバル鍵４０１）の蓄積量Ｇｃｕｒ ｕ，ｖ（現在の蓄積量）を利用する。グローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒ ｕ，ｖを利用することで、すでに蓄積されているグローバル鍵４０１をグローバル鍵保証量の一部として利用できるため、後述のグローバル鍵必要量をより少なく設定できる。あるいは、算出部１１２は、グローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒ ｕ，ｖをリンクコストの計算式に導入する。
算出部１１２は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアの暗号鍵（グローバル鍵４０１）の蓄積量Ｇｃｕｒ ｕ，ｖ（現在の蓄積量）を利用する。グローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒ ｕ，ｖを利用することで、すでに蓄積されているグローバル鍵４０１をグローバル鍵保証量の一部として利用できるため、後述のグローバル鍵必要量をより少なく設定できる。あるいは、算出部１１２は、グローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒ ｕ，ｖをリンクコストの計算式に導入する。
【0073】
・グローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄ
ｕ，ｖ
算出部１１２は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアの暗号鍵（グローバル鍵４０１）の消費量（実際に利用された量）を利用する。グローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄ ｕ，ｖを利用することで、これまでのグローバル鍵４０１の利用傾向を把握して、後述のグローバル鍵必要量を推定できる。あるいは、算出部１１２は、グローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄ ｕ，ｖをリンクコストの計算式に導入する。
算出部１１２は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアの暗号鍵（グローバル鍵４０１）の消費量（実際に利用された量）を利用する。グローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄ ｕ，ｖを利用することで、これまでのグローバル鍵４０１の利用傾向を把握して、後述のグローバル鍵必要量を推定できる。あるいは、算出部１１２は、グローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄ ｕ，ｖをリンクコストの計算式に導入する。
【0074】
・グローバル鍵生成量Ｇｇｅｎ
ｕ，ｖ
算出部１１２は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアの暗号鍵（グローバル鍵４０１）の生成量（生成した量）を利用する。グローバル鍵生成量Ｇｇｅｎ ｕ，ｖを利用することで、これまでのグローバル鍵４０１の生成傾向を把握して、後述のグローバル鍵必要量の推定できる。あるいは、算出部１１２は、グローバル鍵生成量Ｇｇｅｎ ｕ，ｖをリンクコストの計算式に導入する。
算出部１１２は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアの暗号鍵（グローバル鍵４０１）の生成量（生成した量）を利用する。グローバル鍵生成量Ｇｇｅｎ ｕ，ｖを利用することで、これまでのグローバル鍵４０１の生成傾向を把握して、後述のグローバル鍵必要量の推定できる。あるいは、算出部１１２は、グローバル鍵生成量Ｇｇｅｎ ｕ，ｖをリンクコストの計算式に導入する。
【0075】
上記のグローバル鍵４０１に関するパラメータを用いて、グローバル鍵必要量の推定、あるいは、リンクコストの計算を行うことで、後述のグローバル鍵保証量を無駄なく効率的に保証する経路を設定することができる。
【0076】
また例えば、ステップＳ４における前述の１．～３．に示すリンクコストの計算式Ｃに対して、追加のパラメータを導入してリンクコストＣ３を計算してもよい。下記の示す７．～９．の式はどれか一つに限定されるものではなく、組み合わせて利用されても良い。
【0077】
７．Ｃｉｋ
３＝Ｃｉｋ－αＧｃｕｒ
ｕ，ｖ（グローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒ
ｕ，ｖの導入）
Ｃｋｊ ３＝Ｃｋｊ－αＧｃｕｒ ｕ，ｖ
ここで、ｋは任意の拠点（ノード１００）を示し、ｉ及びｊは、拠点ｕ及びｖ（ノード１００）のいずれかを示す。Ｃｉｋは、拠点ｉ及びｋ間のリンクコストを示し、Ｃｋｊは、拠点ｋ及びｊ間のリンクコストを示す。この式は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアにおいて、すでに蓄積されているグローバル鍵蓄積量Ｃｃｕｒ ｕ，ｖに基づく値（重み係数α倍の値）を、アプリケーションペアの始点拠点ｕと終点拠点ｖとにつながるリンクのリンクコストから減じたい場合に使用される。
Ｃｋｊ ３＝Ｃｋｊ－αＧｃｕｒ ｕ，ｖ
ここで、ｋは任意の拠点（ノード１００）を示し、ｉ及びｊは、拠点ｕ及びｖ（ノード１００）のいずれかを示す。Ｃｉｋは、拠点ｉ及びｋ間のリンクコストを示し、Ｃｋｊは、拠点ｋ及びｊ間のリンクコストを示す。この式は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアにおいて、すでに蓄積されているグローバル鍵蓄積量Ｃｃｕｒ ｕ，ｖに基づく値（重み係数α倍の値）を、アプリケーションペアの始点拠点ｕと終点拠点ｖとにつながるリンクのリンクコストから減じたい場合に使用される。
【0078】
８．Ｃｉｋ
３＝Ｃｉｋ＋αＧｕｓｅｄ
ｕ，ｖ（グローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄ
ｕ，ｖの導入）
Ｃｋｊ ３＝Ｃｋｊ＋αＧｕｓｅｄ ｕ，ｖ
この式は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアにおいて、過去のグローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄ ｕ，ｖに基づく値（重み係数α倍の値）を、アプリケーションペアの始点拠点ｕと終点拠点ｖにつながるリンクのリンクコストに加えたい場合に使用される。
Ｃｋｊ ３＝Ｃｋｊ＋αＧｕｓｅｄ ｕ，ｖ
この式は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアにおいて、過去のグローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄ ｕ，ｖに基づく値（重み係数α倍の値）を、アプリケーションペアの始点拠点ｕと終点拠点ｖにつながるリンクのリンクコストに加えたい場合に使用される。
【0079】
９．Ｃｉｋ
３＝Ｃｉｋ＋αＧｇｅｎ
ｕ，ｖ（グローバル鍵生成量Ｇｇｅｎ
ｕ，ｖの導入）
Ｃｋｊ ３＝Ｃｋｊ＋αＧｇｅｎ ｕ，ｖ
この式は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアにおいて、過去のグローバル鍵生成量Ｇｇｅｎ ｕ，ｖに基づく値（重み係数α倍の値）を、アプリケーションペアの始点拠点ｕと終点拠点ｖにつながるリンクのリンクコストに加えたい場合に使用される。
Ｃｋｊ ３＝Ｃｋｊ＋αＧｇｅｎ ｕ，ｖ
この式は、拠点ｕと拠点ｖとの間のアプリケーションペアにおいて、過去のグローバル鍵生成量Ｇｇｅｎ ｕ，ｖに基づく値（重み係数α倍の値）を、アプリケーションペアの始点拠点ｕと終点拠点ｖにつながるリンクのリンクコストに加えたい場合に使用される。
【0080】
また、ステップＳ４において、算出部１１２は、実際に生成が必要なグローバル鍵必要量の推定を行ってもよい。グローバル鍵必要量Ｈを推定する例を以下にあげる。推定されるグローバル鍵必要量Ｈが負の値になる場合は、グローバル鍵必要量は０とする。
【0081】
１．グローバル鍵保証量が設定されていない場合（グローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄ利用）
Ｈ＝αＧｕｓｅｄ－βＧｃｕｒ
算出部１１２は、過去のグローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄと、グローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒとからグローバル鍵必要量Ｈを推定する。
Ｈ＝αＧｕｓｅｄ－βＧｃｕｒ
算出部１１２は、過去のグローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄと、グローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒとからグローバル鍵必要量Ｈを推定する。
【0082】
２．グローバル鍵保証量が設定されていない場合（グローバル鍵生成量Ｇｇｅｎ利用）
Ｈ＝αＧｇｅｎ－βＧｃｕｒ
算出部１１２は、過去のグローバル鍵生成量Ｇｇｅｎと、グローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒとからグローバル鍵必要量Ｈを推定する。
Ｈ＝αＧｇｅｎ－βＧｃｕｒ
算出部１１２は、過去のグローバル鍵生成量Ｇｇｅｎと、グローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒとからグローバル鍵必要量Ｈを推定する。
【0083】
３．グローバル鍵保証量Ｈｉｎが登録されている場合
Ｈ＝Ｈｉｎ－α（Ｇｇｅｎ－Ｇｕｓｅｄ）－βＧｃｕｒ
算出部１１２は、グローバル鍵生成量Ｇｇｅｎとグローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄとの差によって、必要と推定されるグローバル鍵量を計算する。そして、算出部１１２は、登録されているグローバル鍵保証量Ｈｉｎと、必要と推定されるグローバル鍵量との差から、更にグローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒを減じることによって、グローバル鍵必要量Ｈを推定する。
Ｈ＝Ｈｉｎ－α（Ｇｇｅｎ－Ｇｕｓｅｄ）－βＧｃｕｒ
算出部１１２は、グローバル鍵生成量Ｇｇｅｎとグローバル鍵消費量Ｇｕｓｅｄとの差によって、必要と推定されるグローバル鍵量を計算する。そして、算出部１１２は、登録されているグローバル鍵保証量Ｈｉｎと、必要と推定されるグローバル鍵量との差から、更にグローバル鍵蓄積量Ｇｃｕｒを減じることによって、グローバル鍵必要量Ｈを推定する。
【0084】
続いて、保証部１１３が、ステップＳ２で取得されたグローバル鍵保証量Ｈｉｎと、ステップＳ３で取得されたリンク情報（例えば、ローカル鍵生成量、ローカル鍵蓄積量、ローカル鍵予約済量、状態及びＱＫＤ性能）から算出されたリンクで使用可能なローカル鍵量と、ステップＳ４で算出されたリンクコストと、を用いて各経路のローカル鍵の保証可能量を算出する（ステップＳ５）。
【0085】
なお、グローバル鍵保証量Ｈｉｎの代わりに、グローバル鍵蓄積量、グローバル鍵消費量及びグローバル鍵生成量を用いて推定された上述のグローバル鍵必要量Ｈが用いられてもよい。すなわち、保証部１１３は、グローバル鍵必要量Ｈが推定された場合、グローバル鍵必要量を満たすようにリンクで使用されるローカル鍵３０１の保証可能量を算出してもよい。
【0086】
続いて、選択部１１４は、経路の選択と、経路ごとに流せる最大フロー（経路内に存在するすべてのリンクの容量の中で最小のローカル鍵量に相当）の計算と、各リンクのローカル鍵予約量の計算と、を行う（ステップＳ６）。
【0087】
具体的には、選択部１１４は、まず、ステップＳ４で算出されたリンクコストが小さい順に、経路を列挙することによって、経路の優先付けを行う。選択部１１４は、ステップＳ５で算出された各経路のローカル鍵の保証可能量の中から、最大フローを取る利用経路を、優先付けされた経路から選択する（最小コスト最大フローの選択）。すなわち、選択部１１４は、始点のノード１００と終点のノード１００に対して、最小費用最大流問題（ｍｉｎｉｍｕｍ ｃｏｓｔ ｍａｘｉｍｕｍ ｆｌｏｗ ｐｒｏｂｌｅｍ）を計算する。そして、選択部１１４は、ステップＳ２で取得されたグローバル鍵保証量を満たすように、各リンクのローカル鍵予約量を算出する。
【0088】
アプリケーションペアから要求されたグローバル鍵保証量を満たすように、経路を選択する（最大フロー問題のパラメータとしてグローバル鍵保証量を与えて解く）ことにより、アプリペアが期待する量のグローバル鍵４０１を配送する経路の選択が可能になる。このとき、グローバル鍵保証量の代わりに、グローバル鍵必要量Ｈを満たすように経路選択してもよい。
【0089】
続いて、選択部１１４は、リンク情報及びアプリペア－リンク情報を更新する（ステップＳ７）。具体的には、選択部１１４は、ステップＳ６で算出された各リンクの各アプリペアのローカル鍵予約量ｎｒｓｖから、各リンクの全アプリペアのローカル鍵予約済量Ｎｒｓｖ＝Σｎｒｓｖを算出し、記憶装置１１５で管理されるリンク情報に含まれるローカル鍵予約済量Ｎｒｓｖを更新する。また、選択部１１４は、ステップＳ６で算出された各リンクの各アプリペアのローカル鍵予約量ｎｒｓｖによって、アプリペア－リンク情報に含まれるローカル鍵予約済量を更新する。
【0090】
各リンクに対してローカル鍵予約済量Ｎｒｓｖを設定（更新）することにより、次回の鍵転送（配送）経路計算の際に、他のアプリケーションペアが利用するローカル鍵量を侵害しないように、グローバル鍵４０１の転送経路を決定することができる。
【0091】
図８は、実施形態のアプリペア－リンク情報の例を示す図である。実施形態のアプリペア－リンク情報は、リンク、アプリペア、ローカル鍵予約済量、鍵予約開始日時及び鍵予約終了日時を含む。リンク及びアプリペアは、上述の説明と同じである。リンク及びアプリペアは、アプリペア－リンク情報に含まれるデータを特定する複合キーとして使用される。
【0092】
ローカル鍵予約済量は、リンクに対して１つのアプリケーションペアが期待するグローバル鍵保証量を満たすために予約されたローカル鍵量（バイト）である。鍵予約開始日時は、暗号鍵（グローバル鍵４０１）の保証（予約）開始日時である。鍵予約終了日時は、暗号鍵（グローバル鍵４０１）の保証（予約）終了日時である。
【0093】
なお、図８に示すアプリペア－リンク情報は一例である。図８に示すアプリペア－リンク情報のうち、例えば鍵予約開始日時及び鍵予約終了日時は、任意であり、アプリペア－リンク情報に、例えば鍵予約開始日時及び鍵予約終了日時が含まれていなくてもよい。
【0094】
以上、説明したように、実施形態のノード１００では、収集部１１１が、量子鍵配送によりローカル鍵が生成されるリンクのリンク情報と、グローバル鍵を使用して暗号通信を行うアプリケーション２００のペアで期待されるグローバル鍵保証量と、を収集する。算出部１１２が、リンク情報に基づき、グローバル鍵の転送経路の選択に使用されるリンクコストを算出する。保証部１１３が、グローバル鍵保証量を満たすようにリンクで使用されるローカル鍵の保証可能量を算出する。そして、選択部１１４が、リンクコストと、ローカル鍵の保証可能量とに基づき、グローバル鍵の転送経路を選択する。
【0095】
これにより実施形態のノード１００によれば、アプリケーション２００が本来期待するＱｏＳを保証できる。すなわち、各アプリケーション２００が期待する暗号鍵（グローバ４０１）の供給を保証できる。
【0096】
例えば、事前に登録されたグローバル鍵保証量を満たすように、グローバル鍵転送経路を決定できるので、ＱＫＤサービスの利用者に対してアプリケーション２００の通信暗号化に必要な量のグローバル鍵の供給（ＱｏＳ）を保証することができる。
【0097】
また、実施形態のノード１００は、グローバル鍵保証量を満たす転送経路を決定した際に、各リンクにおいて消費されるローカル鍵予約済量を保持しておき、各リンクのリンクコストの算出に、ローカル鍵予約済量を使用する。これにより、ＱＫＤサービスの他の利用者に対するグローバル鍵４０１の供給（ＱｏＳ）を阻害しないように転送経路を決定することができる。
【0098】
（実施形態の変形例１）
次に実施形態の変形例１について説明する。変形例１の説明では、実施形態と同様の説明については省略し、実施形態と異なる箇所について説明する。
次に実施形態の変形例１について説明する。変形例１の説明では、実施形態と同様の説明については省略し、実施形態と異なる箇所について説明する。
【0099】
［構成の例］
図９は、実施形態の変形例１の構成の例を示す図である。変形例１では、上述の実施形態のノード１００が、ノード１００－２と中央管理ノード６００とに分離されている。
図９は、実施形態の変形例１の構成の例を示す図である。変形例１では、上述の実施形態のノード１００が、ノード１００－２と中央管理ノード６００とに分離されている。
【0100】
ノード１００－２は、制御部１０１と、管理部１０２と、プラットフォーム部１０３と、通信部１０４と、ルーティング処理部１１０－２と、を備える。ルーティング処理部１１０－２は、収集部１１１と、記憶部１１５と、を備える。
【0101】
中央管理ノード６００（量子暗号通信制御装置の一例）は、収集部６０１、記憶部６０２及びルーティング処理部１１０－３を備える。ルーティング処理部１１０－３は、算出部１１２と、保証部１１３と、選択部１１４と、を備える。
【0102】
図９に示すように、算出部１１２と、保証部１１３と、選択部１１４と、による経路計算処理を、中央管理ノード６００で実施してもよい。
【0103】
（実施形態の変形例２）
次に実施形態の変形例２について説明する。変形例２の説明では、実施形態と同様の説明については省略し、実施形態と異なる箇所について説明する。
次に実施形態の変形例２について説明する。変形例２の説明では、実施形態と同様の説明については省略し、実施形態と異なる箇所について説明する。
【0104】
［構成の例］
図１０は、実施形態の変形例２の構成の例を示す図である。変形例２では、上述の実施形態のノード１００が、ノード１００と中央管理ノード６００－２とに分離されている。
図１０は、実施形態の変形例２の構成の例を示す図である。変形例２では、上述の実施形態のノード１００が、ノード１００と中央管理ノード６００－２とに分離されている。
【0105】
変形例２のノード１００（量子暗号通信制御装置の一例）の構成は、実施形態と同じである。中央管理ノード６００－２は、収集部６０１及び記憶部６０２を備える。
【0106】
図１０に示すように、各ノード１００が経路計算処理を行うことによって、経路計算を分散処理し、中央管理ノード６００の記憶部６０２で、各ノード１００によって実施された経路計算結果を記憶してもよい。
【0107】
最後に、実施形態のノード１００及び中央管理ノード６００のハードウェア構成の例について説明する。ノード１００及び中央管理ノード６００のハードウェア構成は同様なので、ノード１００の場合を例にして説明する。
【0108】
［ハードウェア構成の例］
図１１は、実施形態のノード１００のハードウェア構成の例を示す図である。ノード１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５３、通信Ｉ／Ｆ５４及び補助記憶装置５５を備える。ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、通信Ｉ／Ｆ５４及び補助記憶装置５５は、バス５６を介して接続されている。
図１１は、実施形態のノード１００のハードウェア構成の例を示す図である。ノード１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５１、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５３、通信Ｉ／Ｆ５４及び補助記憶装置５５を備える。ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、通信Ｉ／Ｆ５４及び補助記憶装置５５は、バス５６を介して接続されている。
【0109】
ＣＰＵ５１（プロセッサの一例）は、ＲＯＭ５２（主記憶装置の一例）、及び、補助記憶装置５５などからＲＡＭ５３に読み出されたプログラムを実行する。補助記憶装置５５は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）及びメモリカード等である。
【0110】
なお、ノード１００は、ノード１００の状態等を表示する表示装置、及び、ユーザーからの入力を受け付ける入力装置などを更に備えていてもよい。
【0111】
通信Ｉ／Ｆ５４は、量子通信ＩＦ及び古典通信ＩＦを備える。量子通信ＩＦは、量子通信路（光ファイバーリンク）に接続するためのインターフェースである。古典通信ＩＦは、古典通信路に接続するためのインターフェースである。
【0112】
ノード１００で実行されるプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、メモリカード、ＣＤ－Ｒ、及び、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されてコンピュータ・プログラム・プロダクトとして提供される。
【0113】
また、ノード１００で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。
【0114】
また、ノード１００が実行するプログラムを、ダウンロードさせずにインターネット等のネットワーク経由で提供するように構成してもよい。
【0115】
また、ノード１００で実行されるプログラムを、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
【0116】
ノード１００で実行されるプログラムは、上述のノード１００の機能構成のうち、プログラムにより実現可能な機能を含むモジュール構成となっている。プログラムにより実現される機能は、ＣＰＵ５１が補助記憶装置５５等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、ＲＡＭ５３にロードされる。すなわちプログラムにより実現される機能は、ＲＡＭ５３上に生成される。
【0117】
なお、ノード１００の機能の一部又は全部を、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等のハードウェアにより実現してもよい。ＩＣは、例えば専用の処理を実行するプロセッサである。
【0118】
また、複数のプロセッサを用いて各機能を実現する場合、各プロセッサは、各機能のうち１つを実現してもよいし、各機能のうち２つ以上を実現してもよい。
【0119】
本発明のいくつか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り、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【0120】
１ 量子暗号通信システム
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ 通信Ｉ／Ｆ
５５ 補助記憶装置
５６ バス
１００ ノード
１０１ 制御部
１０２ 管理部
１０３ プラットフォーム部
１０４ 通信部
１０５ 量子通信部
１０６ 古典通信部
１１０ ルーティング処理部
１１１ 収集部
１１２ 算出部
１１３ 保証部
１１４ 選択部
１１５ 記憶部
２００ アプリケーション
５０１ アプリケーションネットワーク
５０２ 鍵共有ネットワーク
６００ 中央管理ノード
６０１ 収集部
６０２ 記憶部
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ 通信Ｉ／Ｆ
５５ 補助記憶装置
５６ バス
１００ ノード
１０１ 制御部
１０２ 管理部
１０３ プラットフォーム部
１０４ 通信部
１０５ 量子通信部
１０６ 古典通信部
１１０ ルーティング処理部
１１１ 収集部
１１２ 算出部
１１３ 保証部
１１４ 選択部
１１５ 記憶部
２００ アプリケーション
５０１ アプリケーションネットワーク
５０２ 鍵共有ネットワーク
６００ 中央管理ノード
６０１ 収集部
６０２ 記憶部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】