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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-15
(45)【発行日】2023-12-25
(54)【発明の名称】ワイヤレス伝送システム及びワイヤレス伝送方法
(51)【国際特許分類】
H04W 12/10 20210101AFI20231218BHJP
G06F 21/44 20130101ALI20231218BHJP
G06F 21/64 20130101ALI20231218BHJP
G09C 1/00 20060101ALI20231218BHJP
H04L 9/08 20060101ALI20231218BHJP
H04W 4/38 20180101ALI20231218BHJP
H04W 12/0431 20210101ALI20231218BHJP
H04W 84/18 20090101ALI20231218BHJP
【ＦＩ】
H04W12/10
G06F21/44
G06F21/64
G09C1/00 630C
H04L9/08 C
H04W4/38
H04W12/0431
H04W84/18
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020203945
(22)【出願日】2020-12-09
(65)【公開番号】P2022091239
(43)【公開日】2022-06-21
【審査請求日】2023-03-06
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001380
【氏名又は名称】弁理士法人東京国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】黒田 英彦
(72)【発明者】
【氏名】小田 直敬
(72)【発明者】
【氏名】庄野 貴也
(72)【発明者】
【氏名】杉山 裕紀
【審査官】鈴木 重幸
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１４／０７６９１１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－０８１０８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５２８４９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｂ ７／２４－ ７／２６
Ｈ０４Ｗ ４／００－９９／００
Ｈ０４Ｌ ９／０８
Ｇ０９Ｃ １／００
Ｇ０６Ｆ２１／４４
Ｇ０６Ｆ２１／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する検査を行う検査手段と、を有するワイヤレス伝送システムにおいて、前記ワイヤレスデバイスは、秘密情報及び前記計測データを用いて認証子を求め、この認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信し、
前記中継手段は、前記通信データを中継する際に前記認証子を新たに演算して書き換え、
前記検査手段は、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子を抽出し、前記ワイヤレスデバイスと共有する前記秘密情報及び中継した前記中継手段の数を用いて前記書換後の認証子の検証値を求め、前記書換後の認証子と前記検証値とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うよう構成されたことを特徴とするワイヤレス伝送システム。
【請求項2】
前記中継手段は複数配置されて、ワイヤレスデバイスとアクセスポイント間で通信データの伝送経路が複数設定されるよう構成されたことを特徴とする請求項1に記載のワイヤレス伝送システム。
【請求項3】
計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから 無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する検査を行う検査手段と、を有するワイヤレス伝送システムにおいて、前記ワイヤレスデバイスは、秘密情報及び前記計測データを用いて認証子を求め、この認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信し、
前記中継手段は、この中継手段の秘密情報を記憶する記憶手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の秘密情報を加えた認証子を新たに演算して書き換え、
前記検査手段は、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子を抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段のそれぞれと共有するそれぞれの前記秘密情報及び中継した前記中継手段の経路を用いて前記書換後の認証子の検証値を求め、前記書換後の認証子と前記検証値とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うよう構成されたことを特徴とするワイヤレス伝送システム。
【請求項4】
前記ワイヤレスデバイスに接続される中継手段は、前記ワイヤレスデバイスの中継手段への接続数を計測する接続数計測手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記ワイヤレスデバイスの接続数の情報を加えた認証子を新たに演算して書き換え、前記検査手段は、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子を抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段のそれぞれと共有するそれぞれの秘密情報及び前記ワイヤレスデバイスの接続数を用いて前記書換後の認証子の検証値を求め、前記書換後の認証子と前記検証値とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うよう構成されたことを特徴とする請求項３に記載のワイヤレス伝送システム。
【請求項5】
計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する照合を行う照合手段と、を有するワイヤレス伝送システムにおいて、前記ワイヤレスデバイスは、前記ワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵及び前記計測データを用いて認証子を求める暗号処理手段を備え、前記認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信し、
前記中継手段は、この中継手段の非対称暗号鍵を記憶する鍵記憶手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の非対称暗号鍵を用いて前記認証子を暗号化して書き換え、
前記照合手段は、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子と前記計測データを抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段と共有されるそれぞれの前記非対称暗号鍵と対となる非対称暗号鍵を用いて前記認証子の復号を繰り返すことで、復号された計測データ、及び復号されたワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵を求め、前記復号された計測データと前記抽出された計測データとを照合し、更に前記復号されたワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵と前記ワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うよう構成されたことを特徴とするワイヤレス伝送システム。
【請求項6】
計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する照合を行う照合手段と、を有するワイヤレス伝送システムにおいて、前記ワイヤレスデバイスは、前記ワイヤレスデバイスの対称暗号鍵及び前記計測データを用いて認証子を求める暗号処理手段を備え、前記認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信し、
前記中継手段は、この中継手段の対称暗号鍵を生成して記憶する鍵生成手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の対称暗号鍵を用いて前記認証子を暗号化して書き換え、
前記照合手段は、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子と前記計測データを抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段と共有されるそれぞれの前記対称暗号鍵を用いて前記認証子の復号を繰り返すことで、復号された計測データ、及び復号されたワイヤレスデバイスの対称暗号鍵を求め、前記復号された計測データと前記抽出された計測データとを照合し、更に前記復号されたワイヤレスデバイスの対称暗号鍵と前記ワイヤレスデバイスの対称暗号鍵とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うよう構成されたことを特徴とするワイヤレス伝送システム。
【請求項7】
前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段のそれぞれの秘密情報は、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段のそれぞれの通信設定情報を含むよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のワイヤレス伝送システム。
【請求項8】
前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段のそれぞれの秘密情報、非対称暗号鍵または対称暗号鍵は、1つの前記ワイヤレスデバイスで複数、または1つの前記中継手段で複数、それぞれ備えるよう構成されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のワイヤレス伝送システム。
【請求項9】
前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段のそれぞれの秘密情報、非対称暗号鍵、対称暗号鍵は、時間または使用回数で変わるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のワイヤレス伝送システム。
【請求項10】
計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する検査を行う検査手段と、を有するワイヤレス伝送方法において、前記ワイヤレスデバイスでは、秘密情報及び前記計測データを用いて認証子を求め、この認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信するステップを、
前記中継手段では、前記通信データを中継する際に前記認証子を新たに演算して書き換えるステップを、
前記検査手段では、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子を抽出し、前記ワイヤレスデバイスと共有する前記秘密情報及び中継した前記中継手段の数を用いて前記書換後の認証子の検証値を求め、前記書換後の認証子と前記検証値とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うステップを、それぞれ実施することを特徴とするワイヤレス伝送方法。
【請求項11】
計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する検査を行う検査手段と、を有するワイヤレス伝送方法において、前記ワイヤレスデバイスでは、秘密情報及び前記計測データを用いて認証子を求め、この認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信するステップを、
前記中継手段では、この中継手段の秘密情報を記憶する記憶手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の秘密情報を加えた認証子を新たに演算して書き換えるステップを、
前記検査手段では、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子を抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段のそれぞれと共有するそれぞれの前記秘密情報及び中継した前記中継手段の経路を用いて前記書換後の認証子の検証値を求め、前記書換後の認証子と前記検証値とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うステップを、それぞれ実施することを特徴とするワイヤレス伝送方法。
【請求項12】
計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する照合を行う照合手段と、を有するワイヤレス伝送方法において、前記ワイヤレスデバイスでは、前記ワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵及び前記計測データを用いて認証子を求める暗号処理手段を備え、前記認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信するステップを、
前記中継手段では、この中継手段の非対称暗号鍵を記憶する鍵記憶手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の非対称暗号鍵を用いて前記認証子を暗号化して書き換えるステップを、
前記照合手段では、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子と前記計測データを抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段と共有されるそれぞれの前記非対称暗号鍵と対となる非対称暗号鍵を用いて前記認証子の復号を繰り返すことで、復号された計測データ、及び復号されたワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵を求め、前記復号された計測データと前記抽出された計測データとを照合し、更に前記復号されたワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵と前記ワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うステップを、それぞれ実施することを特徴とするワイヤレス伝送方法。
【請求項13】
計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する照合を行う照合手段と、を有するワイヤレス伝送方法において、前記ワイヤレスデバイスでは、前記ワイヤレスデバイスの対称暗号鍵及び前記計測データを用いて認証子を求める暗号処理手段を備え、前記認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信するステップを、
前記中継手段では、この中継手段の対称暗号鍵を生成して記憶する鍵生成手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の対称暗号鍵を用いて前記認証子を暗号化して書き換えるステップを、
前記照合手段では、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子と前記計測データを抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段と共有されるそれぞれの前記対称暗号鍵を用いて前記認証子の復号を繰り返すことで、復号された計測データ、及び復号されたワイヤレスデバイスの対称暗号鍵を求め、前記復号された計測データと前記抽出された計測データとを照合し、更に前記復号されたワイヤレスデバイスの対称暗号鍵と前記ワイヤレスデバイスの対称暗号鍵とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うステップを、それぞれ実施することを特徴とするワイヤレス伝送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、通信データを無線送信するワイヤレス伝送システム及びワイヤレス伝送方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ワイヤレス通信技術の利用拡大が著しく、工場やプラントの各種現場において、モバイル端末やウエアラブルセンサ、あるいは各種ＩｏＴセンサが適用されている。しかしながら、これらワイヤレスデバイスは無線基地局と電波で通信するため、通信エリアが電波の到達範囲になる。
【0003】
通信エリアを拡大する方法の一つとして、無線基地局を中継局として利用するマルチホップネットワーク技術がある。このマルチホップネットワーク技術では、無線基地局が電波を中継することから通信エリアを拡大できることに加え、電波が到達する範囲内であれば中継局を自由に配置でき、無線基地局（中継局を除く）に対して見通しが利かない場所でも無線通信が可能になる利点がある。
【0004】
しかしながら、電波の到達範囲が広がることで、電波が拡散することによる情報漏えいやネットワーク内への不正侵入の懸念も拡大する。近年では、デジタル設備やネットワーク設備へのセキュリティ対策の要望が高まり、マルチホップネットワーク技術においても各種のセキュリティ対策が施されている。
【0005】
このようなマルチホップネットワーク技術のセキュリティ対策として、例えば図５に示すように、サーバ１００と、このサーバ１００へデータを送信する複数のノード１０１とを有し、それぞれのノード１０１が、サーバ１００と予め共有される秘密鍵を用いてデータの認証子を算出する認証子生成部１０２と、認証子からパリティのタグ（パリティタグ）を生成するパリティタグ生成部１０３とを備えるワイヤレス伝送システムが知られている。
【0006】
なお、ノード１０１は複数設置され、図示した６つは一例である。それぞれのノード１０１でパリティタグが生成され、このパリティタグはデータに付与されて次のノード１０１へ伝送され、最終的にサーバ１００へ伝送される。サーバ１００では、認証子とパリティタグとを照合することで、詐称やデータの改竄などのセキュリティ事象の発生を特定できる。
【0007】
また、ノード１０１の伝送経路をデータの上りと下りで異ならせることで、セキュリティ事象のリスクそのものを低減するワイヤレス伝送システムも知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】国際公開第２０１４／０７６９１１号
【文献】国際公開第２０１８／０５６３８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
ところが、上述のワイヤレス伝送システムでは、各ノード１００でデータにパリティタグが付与されることから、データ量が増大してしまう。このため、通信量が多い場合には通信速度などの品質低下が発生してしまうという課題がある。
【0010】
本発明の実施形態は、上述の事情を考慮してなされたものであり、通信速度等の品質低下を抑制しつつ、セキュリティ事象の発生を特定できるワイヤレス伝送システム及びワイヤレス伝送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の実施形態におけるワイヤレス伝送システムは、計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する検査を行う検査手段と、を有するワイヤレス伝送システムにおいて、前記ワイヤレスデバイスは、秘密情報及び前記計測データを用いて認証子を求め、この認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信し、前記中継手段は、前記通信データを中継する際に前記認証子を新たに演算して書き換え、前記検査手段は、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子を抽出し、前記ワイヤレスデバイスと共有する前記秘密情報及び中継した前記中継手段の数を用いて前記書換後の認証子の検証値を求め、前記書換後の認証子と前記検証値とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うよう構成されたことを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の実施形態におけるワイヤレス伝送システムは、計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する検査を行う検査手段と、を有するワイヤレス伝送システムにおいて、前記ワイヤレスデバイスは、秘密情報及び前記計測データを用いて認証子を求め、この認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信し、前記中継手段は、この中継手段の秘密情報を記憶する記憶手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の秘密情報を加えた認証子を新たに演算して書き換え、前記検査手段は、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子を抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段のそれぞれと共有するそれぞれの前記秘密情報及び中継した前記中継手段の経路を用いて前記書換後の認証子の検証値を求め、前記書換後の認証子と前記検証値とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うよう構成されたことを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の実施形態におけるワイヤレス伝送システムは、計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する照合を行う照合手段と、を有するワイヤレス伝送システムにおいて、前記ワイヤレスデバイスは、前記ワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵及び前記計測データを用いて認証子を求める暗号処理手段を備え、前記認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信し、前記中継手段は、この中継手段の非対称暗号鍵を記憶する鍵記憶手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の非対称暗号鍵を用いて前記認証子を暗号化して書き換え、前記照合手段は、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子と前記計測データを抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段と共有されるそれぞれの前記非対称暗号鍵と対となる非対称暗号鍵を用いて前記認証子の復号を繰り返すことで、復号された計測データ、及び復号されたワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵を求め、前記復号された計測データと前記抽出された計測データとを照合し、更に前記復号されたワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵と前記ワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うよう構成されたことを特徴とするものである。
【0014】
更に、本発明の実施形態におけるワイヤレス伝送システムは、計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する照合を行う照合手段と、を有するワイヤレス伝送システムにおいて、前記ワイヤレスデバイスは、前記ワイヤレスデバイスの対称暗号鍵及び前記計測データを用いて認証子を求める暗号処理手段を備え、前記認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信し、前記中継手段は、この中継手段の対称暗号鍵を生成して記憶する鍵生成手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の対称暗号鍵を用いて前記認証子を暗号化して書き換え、前記照合手段は、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子と前記計測データを抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段と共有されるそれぞれの前記対称暗号鍵を用いて前記認証子の復号を繰り返すことで、復号された計測データ、及び復号されたワイヤレスデバイスの対称暗号鍵を求め、前記復号された計測データと前記抽出された計測データとを照合し、更に前記復号されたワイヤレスデバイスの対称暗号鍵と前記ワイヤレスデバイスの対称暗号鍵とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うよう構成されたことを特徴とするものである。
【0015】
本発明の実施形態におけるワイヤレス伝送方法は、計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する検査を行う検査手段と、を有するワイヤレス伝送方法において、前記ワイヤレスデバイスでは、秘密情報及び前記計測データを用いて認証子を求め、この認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信するステップを、前記中継手段では、前記通信データを中継する際に前記認証子を新たに演算して書き換えるステップを、前記検査手段では、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子を抽出し、前記ワイヤレスデバイスと共有する前記秘密情報及び中継した前記中継手段の数を用いて前記書換後の認証子の検証値を求め、前記書換後の認証子と前記検証値とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うステップを、それぞれ実施することを特徴とするものである。
【0016】
また、本発明の実施形態におけるワイヤレス伝送方法は、計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する検査を行う検査手段と、を有するワイヤレス伝送方法において、前記ワイヤレスデバイスでは、秘密情報及び前記計測データを用いて認証子を求め、この認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信するステップを、前記中継手段では、この中継手段の秘密情報を記憶する記憶手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の秘密情報を加えた認証子を新たに演算して書き換えるステップを、前記検査手段では、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子を抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段のそれぞれと共有するそれぞれの前記秘密情報及び中継した前記中継手段の経路を用いて前記書換後の認証子の検証値を求め、前記書換後の認証子と前記検証値とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うステップを、それぞれ実施することを特徴とするものである。
【0017】
また、本発明の実施形態におけるワイヤレス伝送方法は、計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する照合を行う照合手段と、を有するワイヤレス伝送方法において、前記ワイヤレスデバイスでは、前記ワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵及び前記計測データを用いて認証子を求める暗号処理手段を備え、前記認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信するステップを、前記中継手段では、この中継手段の非対称暗号鍵を記憶する鍵記憶手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の非対称暗号鍵を用いて前記認証子を暗号化して書き換えるステップを、前記照合手段では、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子と前記計測データを抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段と共有されるそれぞれの前記非対称暗号鍵と対となる非対称暗号鍵を用いて前記認証子の復号を繰り返すことで、復号された計測データ、及び復号されたワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵を求め、前記復号された計測データと前記抽出された計測データとを照合し、更に前記復号されたワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵と前記ワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うステップを、それぞれ実施することを特徴とするものである。
【0018】
更に、本発明の実施形態におけるワイヤレス伝送方法は、計測データを含む通信データを無線送信するワイヤレスデバイスと、このワイヤレスデバイスから無線送信される前記通信データを中継する中継手段と、この中継手段で中継される前記通信データを受信するアクセスポイントと、このアクセスポイントに接続されて前記ワイヤレスデバイスからの前記通信データを取得し、前記ワイヤレスデバイス及び前記通信データに関する照合を行う照合手段と、を有するワイヤレス伝送方法において、前記ワイヤレスデバイスでは、前記ワイヤレスデバイスの対称暗号鍵及び前記計測データを用いて認証子を求める暗号処理手段を備え、前記認証子を前記計測データに付与して前記通信データとして無線送信するステップを、前記中継手段では、この中継手段の対称暗号鍵を生成して記憶する鍵生成手段を備え、前記通信データを中継する際に、前記中継手段の対称暗号鍵を用いて前記認証子を暗号化して書き換えるステップを、前記照合手段では、前記アクセスポイントが取得した前記通信データから書換後の認証子と前記計測データを抽出し、前記ワイヤレスデバイス、前記中継手段と共有されるそれぞれの前記対称暗号鍵を用いて前記認証子の復号を繰り返すことで、復号された計測データ、及び復号されたワイヤレスデバイスの対称暗号鍵を求め、前記復号された計測データと前記抽出された計測データとを照合し、更に前記復号されたワイヤレスデバイスの対称暗号鍵と前記ワイヤレスデバイスの対称暗号鍵とを照合することで、前記ワイヤレスデバイスの認証及び前記計測データの健全性確認を行うステップを、それぞれ実施することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0019】
本発明の実施形態によれば、通信速度等の品質低下を抑制しつつ、セキュリティ事象の発生を特定できる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】第１実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図。
【図2】第２実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図。
【図3】第３実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図。
【図4】第４実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図。
【図5】従来のワイヤレス伝送システムを示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づき説明する。
［Ａ］第１実施形態（図１）
図１は、第１実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図である。この図１に示すワイヤレス伝送システム１０は、計測データｓを含む通信データＡを無線送信するワイヤレスデバイス１１と、このワイヤレスデバイス１１から無線送信される通信データＡを中継する中継手段１３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇと、この中継手段１３ａ、ｂ…ｇで中継される通信データＡを受信するアクセスポイント１２と、このアクセスポイント１２に接続されてワイヤレスデバイス１１からの通信データＡを取得し、ワイヤレスデバイス１１及び通信データＡに関する検査を行う検査手段１４と、を有して構成される。このワイヤレス伝送システム１０では、中継手段１３ａ、ｂ…ｇが複数設置されて、ワイヤレスデバイス１１とアクセスポイント１２との間で通信データＡの伝送経路が複数設定されている。
［Ａ］第１実施形態（図１）
図１は、第１実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図である。この図１に示すワイヤレス伝送システム１０は、計測データｓを含む通信データＡを無線送信するワイヤレスデバイス１１と、このワイヤレスデバイス１１から無線送信される通信データＡを中継する中継手段１３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇと、この中継手段１３ａ、ｂ…ｇで中継される通信データＡを受信するアクセスポイント１２と、このアクセスポイント１２に接続されてワイヤレスデバイス１１からの通信データＡを取得し、ワイヤレスデバイス１１及び通信データＡに関する検査を行う検査手段１４と、を有して構成される。このワイヤレス伝送システム１０では、中継手段１３ａ、ｂ…ｇが複数設置されて、ワイヤレスデバイス１１とアクセスポイント１２との間で通信データＡの伝送経路が複数設定されている。
【0022】
ワイヤレスデバイス１１は、各種のセンサと通信装置（またはモバイル端末や携帯端末などの通信機能を備えたデバイス）とを有して構成される。センサには、ＧＰＳ（Global Positioning System）、 加速度センサ、ジャイロセンサ、光センサ、画像センサ、温度センサ、圧力センサ、磁気センサ、超音波センサ、変位センサ、臭気センサ、スイッチセンサ、ＣＴ式(Current Transformer)、さらには４－２０ｍＡを計測する電流センサ、電圧センサなど様々な種類のセンサが適用可能である。通信装置は、検査手段１４との間で共有される秘密情報ｘ、一方向性関数Ｈ及び上記センサの計測データｓを用い、この計測データｓに、式（１）に示す認証子ｙ０を付与して通信データＡとして無線通信する。一方向性関数ＨにはＳＨＡやＭＤ５などの関数が知られている。
【数1】
【0023】
通信装置の通信方式には、ＰＡＮ（Personal Area Network）、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＭＡＮ（Metropolitan Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）における様々な方式が適用可能である。例えば、ＩＥＥＥ ８０２．１１、ＩＥＥＥ ８０２．１５．1、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４などのシリーズの通信方式が挙げられる。また、モバイル端末や携帯端末にはＩＥＥＥ ８０２．１１、ＩＥＥＥ ８０２．１５．1、ＩＥＥＥ ８０２．１５．４などの通信方式を備える端末が適用可能である。ワイヤレスデバイス１１は複数の通信方式が適用可能である。
【0024】
アクセスポイント１２は、中継手段１３ｅ、ｆ、ｇなどから通信データＡを受信して検査手段１４へ伝送する。通信データＡはダイポールアンテナやモノポールアンテナ、チップアンテナ、パターンアンテナ、パラボラアンテナ、ホーンアンテナなどの各種アンテナで受信され、デジタルデータへの変換と検査手段１４への伝送が行われる。なお、アクセスポイント１２には、ワイヤレスデバイス１１との間で共有されるＩＤとパスワードを設定して、ワイヤレスデバイス１１を限定することも可能である。
【0025】
中継手段１３ａ、ｂ…ｇは電波（通信データＡ）を受信し、その通信データＡを処理した後、送信先の経路を設定し必要に応じて電波を増幅して送信する。電波（通信データＡ）の送受信は、アクセスポイント１２と同様、中継手段１３ａ、ｂ…ｇが備えるダイポールアンテナやモノポールアンテナ、チップアンテナ、パターンアンテナ、パラボラアンテナ、ホーンアンテナなどの各種アンテナが適用可能である。
【0026】
中継手段１３ａ、ｂ…ｇは、ワイヤレスデバイス１１または前段の中継手段１３ａ、ｂ…ｇから中継伝送される認証子に対して、中継する際に一方向性関数Ｈを用いて、式(２)に示すようにｎ番目（中継回数ｎ）の認証子ｙｎを新たに演算して、この認証子ｙｎに書き換える。なお、中継回数Ｎ（Ｎ≧１）は検査手段１４と予め共有される。
【数2】
【0027】
後段の中継経路は、通信時に予め設定された経路から探索するリアクティブ型、接続情報を定常的に交換して経路を生成するプロアクティブ型などの手法で設定される。中継手段１３ａ、ｂ…ｇから送信される電波（通信データＡ）は、必要に応じて増幅回路で増幅された後に送信される。ここで、中継手段１３ａ、ｂ…ｇの個数や配置は限定されることなく自由に設定可能である。
【0028】
検査手段１４は、ワイヤレスデバイス１１と予め共有される秘密情報ｘ、一方向性関数Ｈ及び中継回数Ｎと、アクセスポイント１２から伝送されたワイヤレスデバイス１１の計測データｓ及び書換後の認証子ｙＮとから、ワイヤレスデバイス１１の認証と計測データの健全性確認を行う。つまり、検査手段１４は、アクセスポイント１２が取得した通信データＡから書換後の認証子ｙＮを抽出し、次に、ワイヤレスデバイス１１と予め共有される秘密情報ｘ、一方向性関数Ｈ及び中継回数Ｎに加えて、伝送された計測データｓを用い、式(１)および式(２)から書換後の認証子ｙＮの検証値ｙＮＮを求める。検査手段１４は、更に、この検証値ｙＮＮと伝送された書換後の認証子ｙＮとを照合する。検査手段１４は、ｙＮＮ=ｙＮのときには、一方向性関数Ｈが弱衝突耐性を持つ関数であることから、秘密情報ｘ、計測データｓ及び中継回数Ｎが認証子ｙＮと検証値ｙＮＮとで一致すると判断する。ｙＮＮ≠ｙＮのときには、秘密情報ｘ、計測データｓ、中継回数Ｎについて、幾つかまたは全てが認証子ｙＮと検証値ｙＮＮとで不一致であると判断する。
【0029】
次に作用を説明する。
ワイヤレスデバイス１１では、計測データｓに対して、検査手段１４との間で共有される秘密情報ｘを用いて式(1)から認証子ｙｏを演算する。ワイヤレスデバイス１１は、計測データｓに認証子ｙｏを付与して通信データＡとして中継手段１３aへ無線伝送する。
ワイヤレスデバイス１１では、計測データｓに対して、検査手段１４との間で共有される秘密情報ｘを用いて式(1)から認証子ｙｏを演算する。ワイヤレスデバイス１１は、計測データｓに認証子ｙｏを付与して通信データＡとして中継手段１３aへ無線伝送する。
【0030】
中継手段１３aでは、通信データＡを受信し、式(２)を用いて認証子ｙ１を求め、認証子ｙｏを認証子ｙ１に書き換え、上述のリアクティブ型またはプロアクティブ型の手法で次の伝送経路を選択して、書換後の認証子ｙ１を含む通信データＡを中継手段１３ｂ、ｃ、ｄのいずれかへ無線伝送する。伝送された中継手段１３ｂ、ｃ、ｄのいずれかにおいても、同様に、式(２)を用いて認証子ｙ２を求め、認証子ｙ１を認証子ｙ２を書き換える。以降同様に、中継する毎に式(２)を繰り返し、認証子ｙｎ－１を認証子ｙｎに書き換え、Ｎ個の中継手段１３ａ、ｂ…ｇを中継した通信データＡ（Ｎ回書き換えられた書換後の認証子ｙＮを含む）をアクセスポイント１２で受信させて、検査手段１４へ伝送する。
【0031】
検査手段１４では、通信データＡの受信毎に、計測データｓと書換後の認証子ｙＮを取得する。更に、検査手段１４では、ワイヤレスデバイス１１との間で秘密情報ｘ、一方向性関数Ｈ及び中継回数Ｎを予め共有している。そこで、検査手段１４では、予め共有するこれらの値ｘ、Ｈ，Ｎと受信した計測データｓとから、式（１）及び式(２)を用いて書換後の認証子ｙＮの検証値ｙＮＮを求める。検査手段１４では、この検証値ｙＮＮと受信した書換後の認証子ｙＮとを照合する。
【0032】
ｙＮＮ=ｙＮならば、一方向性関数Ｈが弱衝突耐性を持つ関数であることから、秘密情報ｘ、計測データｓ及び中継回数Ｎが、書換後の認証子ｙＮと検証値ｙＮＮとで一致することになる。ワイヤレスデバイス１１の秘密情報ｘが書換後の認証子ｙＮと検証値ｙＮＮとで一致することは、通信データＡの送信デバイスが秘密情報ｘに関して同一であることを示す。また、計測データｓが書換後の認証子ｙＮと検証値ｙＮＮとで一致することは、計測データｓが途中で変化していないことを示す。更に、中継回数Ｎが書換後の認証子ｙＮと検証値ｙＮＮとで一致することは、中継手段１３ａ、ｂ…ｇの個数に間違いがないことを示す。これらより、検査手段１４で取得された計測データｓは指定のワイヤレスデバイス１１から送信され、計測データｓに改竄がなく健全であり、しかも中継回数が設定回数通りであることが分かる。
【0033】
逆に、ｙＮＮ≠ｙＮならば、一方向性関数Ｈが弱衝突耐性を持つ関数であることから、秘密情報ｘ、計測データｓ、中継回数Ｎについて、幾つかまたは全てが書換後の認証子ｙＮと検証値ｙＮＮとで不一致となり、詐称、計測データｓの改竄、中継回数の異常などのセキュリティ事象が発生していることが分かる。
【0034】
以上ように構成されたことから、本体実施形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
（１）ワイヤレスデバイス１１が、秘密情報ｘ及び計測データｓから認証子ｙ０を求め、この認証子ｙ０を計測データｓに付与し通信データＡとして無線送信し、それぞれの中継手段１３ａ、ｂ…ｇが、通信データＡを中継する毎に、認証子ｙ０、ｙｎを書き換えてアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｙ０、ｙｎを書き換えることから、通信データＡのデータ量は中継の回数に依らずに一定であり、しかも容量が小さい。アクセスポイント１２に接続される検査手段１４は、無線伝送された計測データｓに対し、ワイヤレスデバイス１１と予め共有される秘密情報ｘ、一方向性関数Ｈ及び中継回数Ｎを用いて書換後の認証子ｙＮの検証値ｙＮＮを求め、この検証値ｙＮＮと無線伝送された書換後の認証子ｙＮとを照合する。
（１）ワイヤレスデバイス１１が、秘密情報ｘ及び計測データｓから認証子ｙ０を求め、この認証子ｙ０を計測データｓに付与し通信データＡとして無線送信し、それぞれの中継手段１３ａ、ｂ…ｇが、通信データＡを中継する毎に、認証子ｙ０、ｙｎを書き換えてアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｙ０、ｙｎを書き換えることから、通信データＡのデータ量は中継の回数に依らずに一定であり、しかも容量が小さい。アクセスポイント１２に接続される検査手段１４は、無線伝送された計測データｓに対し、ワイヤレスデバイス１１と予め共有される秘密情報ｘ、一方向性関数Ｈ及び中継回数Ｎを用いて書換後の認証子ｙＮの検証値ｙＮＮを求め、この検証値ｙＮＮと無線伝送された書換後の認証子ｙＮとを照合する。
【0035】
書換後の認証子ｙＮ及び検証値ｙＮＮの算出に適用される一方向性関数Ｈが弱衝突耐性を持つ関数であることから、検査手段１４は、照合が一致する場合には、計測データｓが、秘密情報ｘを共有するワイヤレスデバイス１１から送信され且つ改竄がなく健全であり、更に、中継手段１３ａ、ｂ…ｇによる中継回数が設定回数通りであることを確認でき、照合が一致しない場合には、計測データｓが健全でない等のセキュリティ事象が発生していると判断できる。これらの結果、通信データＡのデータ量を一定にして通信速度などの品質低下を生じさせることなく、セキュリティ事象の発生を特定できる。
【0036】
（２）ワイヤレスデバイス１１からアクセスポイント１２までの伝送経路が複数存在することで、中継手段１３ａ、ｂ…ｇにおいて次の伝送経路となる中継手段を選択して通信データＡを無線伝送するときに、それぞれの中継手段１３ａ、ｂ…ｇにおける通信データＡのデータ量を抑えて、アクセスポイント１２へ無線伝送することができる。また、通信データＡに含まれる認証子ｙ０、ｙｎが書き換えられることから、通信データＡのデータ量は中継手段１３ａ、ｂ…ｇによる中継の回数に依らずに一定であり、しかも容量が小さい。これらのことから、それぞれの中継手段１３ａ、ｂ…ｇでの通信データＡのデータ量を抑えることができるので、この観点からも、通信速度などの品質低下を生じさせることがない。
【0037】
［Ｂ］第２実施形態（図２）
図２は、第２実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図である。この第２実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
図２は、第２実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図である。この第２実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【0038】
図２に示すワイヤレス伝送システム２０は、通信データＢを無線送信する複数のワイヤレスデバイス２１と、通信データＢの伝送経路が複数設定されて通信データＢを中継する複数の中継手段２３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇと、アクセスポイント１２と、このアクセスポイント１２から通信データＢを取得して、ワイヤレスデバイス２１及び通信データＢに関する検査を行う検査手段２４と、を有して構成される。
【0039】
ワイヤレスデバイス２１は、後述の式（３）に示すように、秘密情報ｘ、通信に関する設定情報（通信設定情報）ｃ、及び通信データＢに含まれる計測データｓを用いて認証子ｙ０を求め、この認証子ｙ０を計測データｓに付与して、通信データＢとして無線送信する。
【0040】
つまり、ワイヤレスデバイス２１は、通信装置または通信機能が備えられ、通信での設定項目である周波数及び通信時間間隔などの上記通信設定情報ｃを記憶する。この通信設定情報ｃは設定変更可能であるが、検査手段２４との間で予め共有される。ワイヤレスデバイス２１の通信装置は、ワイヤレスデバイス２１の秘密情報ｘ、計測データｓ及び通信設定情報ｃを用いて、一方向性関数Ｈから式(３)に示す認証子ｚ０を求め、計測データｓに付与し通信データＢとして無線通信する。
【数3】
【0041】
中継手段２３ａ、ｂ…ｇのそれぞれは、各中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉ（ｉ＝ａ、ｂ…ｇ）及び通信設定情報ｒｃｉを記憶する記憶手段２６ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇをそれぞれ備える。このうちのワイヤレスデバイス２１に接続される中継手段、例えば中継手段２３ａは、ワイヤレスデバイス２１の中継手段２３ａへの接続数ｃｏを計測する接続数計測手段２５を更に備える。
【0042】
ワイヤレスデバイス２１に接続される中継手段２３ａは、通信データＢを中継する際に、ワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏ、中継手段２３ａの秘密情報ｒａ及び通信設定情報ｒｃａを加えた認証子ｚ１を新たに演算し、認証子ｚ０を認証子ｚ１に書き換える。また、ワイヤレスデバイス２１に接続されていない中継手段２３ｂ、ｃ…ｇのそれぞれは、通信データＢを中継する際に、各中継手段２３ｂ、ｃ…ｇの秘密情報ｒｉ及び通信設定情報ｒｃｉ（ともにｉ＝ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ）を加えた認証子ｚｎ（ｎは中継回数）を新たに演算して、この認証子ｚｎに書き換える。
【0043】
つまり、接続数計測手段２５は中継手段２３aに備えられ、この中継手段２３aに対するワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏを計測する。接続数計測手段２５は、各種アンテナを備えて電波計測を行い、中継手段２３aに対するワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏを把握する。この接続数ｃｏは、ＩＰアドレスやＭＡＣアドレスでフィルタリングされた後、更にはワイヤレスデバイス２１を認証した後の接続数とすることもできる。接続数ｃｏは、検査手段２４との間で予め共有される。
【0044】
中継手段２３aは、ワイヤレスデバイス２１から伝送される認証子ｚ０及び接続数ｃｏを用いて、一方向性関数Ｈから式(４)に示すように認証子ｚ１を新たに演算して、認証子ｚ０を認証子ｚ１に書き換える。更に、中継手段２３ａは、認証子ｚ１を計測データｓに付与し、計測データＢとして後段の中継手段１３ｂａ、ｃ…ｇへ無線伝送する。
【数4】
【0045】
記憶手段２６ａ、ｂ…ｇのそれぞれは、中継手段２３ａ、ｂ…ｇのそれぞれに備えられる記憶装置であり、キャッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ(Read Only Memory)、Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ、各種ストレージなどで構成される。記憶手段２６ａ、ｂ…ｇのそれぞれには、検査手段２４との間で共有される各中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉ（ｉ=ａ、ｂ…ｇ）と、通信での設定項目である周波数や通信時間間隔などの通信設定情報ｒｃｉ（ｉ=ａ、ｂ…ｇ）が記憶される。通信設定情報ｒｃｉは設定変更可能であるが、検査手段２４との間で予め共有される。
【0046】
ワイヤレスデバイス２１に接続されていない中継手段２３ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇは、前段の中継手段から伝送される認証子ｚｎ－１に対し、中継する際に一方向性関数Ｈを用いて式(５)に示すように認証子ｚｎを新たに演算して、認証子ｚｎ－１を認証子ｚｎに書き換える。中継経路は検査手段２４と予め共有される。ここで、式（５）におけるｎは２以上の整数であり、ｉはｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇである。
【数5】
【0047】
検査手段２４は、ワイヤレスポイント１２が取得した通信データＢから、計測データｓ及び書換後の認証子ｚＮを抽出する。更に、検査手段２４は、ワイヤレスデバイス２１、中継手段２３ａ、ｂ…ｇのそれぞれと共有するそれぞれの秘密情報ｘ、ｒｉ、通信設定情報ｃ、ｒｃｉ、一方向性関Ｈ、ワイヤレスデバイス２１の中継手段２３ａへの接続数ｃｏ、中継手段２３ａ、ｂ…ｇによる中継経路、及び計測データｓを用いて、書換後の認証子ｚＮの検証値ｚＮＮを求める。そして検査手段２４は、書換後の認証子ｚＮと検証値ｚＮＮとを照合することで、ワイヤレスデバイス２１の認証及び計測データｓの健全性確認行う。
【0048】
次に作用を説明する。
それぞれのワイヤレスデバイス２１では、計測データｓに対し、検査手段２４との間で共有される秘密情報ｘ及び通信設定情報ｃを用いて、式(３)から認証子ｚ０を演算する。この検査手段２４は、計測データｓに認証子ｚ０を付与して通信データＢとし、ワイヤレスデバイス２１から中継手段２３aへ無線伝送する。これにより、認証子ｚ０には、ワイヤレスデバイス２１の計測データｓ及び秘密情報ｘに加え、通信設定情報ｃを含めることができる。
それぞれのワイヤレスデバイス２１では、計測データｓに対し、検査手段２４との間で共有される秘密情報ｘ及び通信設定情報ｃを用いて、式(３)から認証子ｚ０を演算する。この検査手段２４は、計測データｓに認証子ｚ０を付与して通信データＢとし、ワイヤレスデバイス２１から中継手段２３aへ無線伝送する。これにより、認証子ｚ０には、ワイヤレスデバイス２１の計測データｓ及び秘密情報ｘに加え、通信設定情報ｃを含めることができる。
【0049】
中継手段２３aでは、通信データＢを受信し、また接続数計測手段２５により計測された接続数ｃｏを得て、更に記憶手段２６ａから中継手段２３ａの秘密情報ｒａ及び通信設定情報ｒｃａを得る。この中継手段２３aは、式(４)を用いて認証子ｚ１を求め、認証子ｚ０を認証子ｚ１に書き換える。これにより、認証子ｚ１には認証子ｚ０に加え、中継手段２３aへの接続数ｃｏに関する情報を含めることができる。中継手段２３aは、認証子ｚ１を計測データｓに付与し、通信データＢとして次の伝送経路を選択して、中継手段２３ｂ、ｃ、ｄのいずれかへ無線伝送する。
【0050】
伝送された中継手段２３ｂ、ｃ、ｄのいずれかでは、記憶手段２６ｂ、ｃ、ｄに記憶され且つ検査手段２４との間で共有される秘密情報ｒｉ（ｉ=ｂ、ｃ、ｄ）及び通信設定情報ｒｃｉ（ｉ=ｂ、ｃ、ｄ）を用いて、式(５)から認証子ｚ２を演算し、認証子ｚ１を認証子ｚ２に書き換える。中継手段は、以降同様に、通信データＢを中継する毎に式(５)を繰り返して認証子を書き換え、Ｎ回中継した通信データＢ（Ｎ回書き換えられた書換後の認証子ｚＮを含む）を、アクセスポイント１２を介して検査手段２４へ伝送する。これにより、書換後の認証子ｚＮには認証子ｚＮ－１に加え、中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉ及び通信設定情報ｒｃｉを含めることができる。
【0051】
検査手段２４では、アクセスポイント１２を介した通信データＢの受信毎に、計測データｓと書換後の認証子ｚＮを取得する。また、検査手段２４では、ワイヤレスデバイス２１の秘密情報ｘ及び通信設定情報ｃ、一方向性関数Ｈ、中継手段２３aに対するワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏ、中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉ及び通信設定情報ｒｃｉ、中継手段２３ａ、ｂ…ｇによる中継経路をワイヤレスデバイス２１と予め共有している。そこで、検査手段２４は、予め共有するこれらの値（ｘ、ｃ、Ｈ、ｃｏ、ｒｉ、ｒｃｉ、中継経路）と受信した計測データｓとから、式（３）～式(５)を用いて、書換後の認証子ｚＮの検証値ｚＮＮを求める。そして、検査手段２４は、作成した検証値ｚＮＮとアクセスポイント１２から受信した書換後の認証子ｚＮとを照合する。
【0052】
一方向性関数Ｈの計算パラメータ数が増えた場合であってもｚＮＮ=ｚＮならば、一方向性関数Ｈが弱衝突耐性を持つ関数であることから、秘密情報ｘ、通信設定情報ｃ、計測データｓ、ワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏ、秘密情報ｒｉ、通信設定情報ｒｃｉ、及び中継経路は、書換後の認証子ｚＮと検証値ｚＮＮとで一致することになる。これにより、書換後の認証子ｚＮと検証値ｚＮＮが同一の秘密情報ｘ及び通信設定情報ｃをもつことから、ワイヤレスデバイス２１が間違っておらず、計測データｓが途中で変化していないことことに加え、中継手段２３ａに接続されるワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏ、中継手段２３ａ、ｂ…ｇの特定とその中継経路の特定が可能になる。これにより、検査手段２４で取得された計測データｓは、指定のワイヤレスデバイス２１から送信され且つ改竄がなく健全であり、また中継手段２３ａ、ｂ…ｇに設定以外の接続がなく、更に指定の中継手段２３ａ、ｂ…ｇを経由していることが分かる。
【0053】
逆に、ｚＮＮ≠ｚＮならば、一方向性関数Ｈが弱衝突耐性を持つ関数であることから、秘密情報ｘ、通信設定情報ｃ、計測データｓ、ワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏ、秘密情報ｒｉ、通信設定情報ｒｃｉ、及び中継経路について、幾つかまたは全てが書換後の認証子ｚＮと検証値ｚＮＮとで不一致となり、詐称、計測データｓの改竄、指定の中継手段２３ａ、ｂ…ｇを経由していない等のセキュリティ事象が発生していることが分かる。
【0054】
以上ように構成されたことから、第２実施形態によれば、次の効果（３）（５）を奏する。
（３）ワイヤレスデバイス２１は、秘密情報ｘ、計測データｓ及び通信設定情報ｃを加えた認証子ｚ０を求め、この認証子ｚ０を計測データｓに付与し通信データＢとして無線送信する。中継手段２３ａ、ｂ…ｇそれぞれは、通信データＢを中継する毎に、中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉを加えて認証子ｚｎを求め、認証子ｚｎ－１を認証子ｚｎに書き換え、最終的に、Ｎ回書き換えられた書換後の認証子ｚＮをアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｚｎは、書き換えられることから、通信データＢのデータ量が中継の回数に依らずに一定になり、しかも容量が小さいことに加え、中継手段２３ａ、ｂ…ｇと予め共有される中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉを含めることができる。
（３）ワイヤレスデバイス２１は、秘密情報ｘ、計測データｓ及び通信設定情報ｃを加えた認証子ｚ０を求め、この認証子ｚ０を計測データｓに付与し通信データＢとして無線送信する。中継手段２３ａ、ｂ…ｇそれぞれは、通信データＢを中継する毎に、中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉを加えて認証子ｚｎを求め、認証子ｚｎ－１を認証子ｚｎに書き換え、最終的に、Ｎ回書き換えられた書換後の認証子ｚＮをアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｚｎは、書き換えられることから、通信データＢのデータ量が中継の回数に依らずに一定になり、しかも容量が小さいことに加え、中継手段２３ａ、ｂ…ｇと予め共有される中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉを含めることができる。
【0055】
アクセスポイント１２に接続される検査手段２４は、無線伝送された計測データｓに対し、ワイヤレスデバイス２１と予め共有される秘密情報ｘに加えて、それぞれの中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉを用いて無線伝送された書換後の認証子ｚＮの検証値ｚＮＮを求め、この検証値ｚＮＮと書換後の認証子ｚＮとを照合する。
【0056】
書換後の認証子ｚＮや検証値ｚＮＮの算出に適用される一方向性関数Ｈが弱衝突耐性であるため、検査手段２４は、書換後の認証子ｚＮと検証値ｚＮＮとの照合が一致する場合には、計測データｓが、秘密情報ｘを共有するワイヤレスデバイス２１から送信され且つ改竄がなく健全であり、更に、秘密情報ｒｉを共有する中継手段２３ａ、ｂ…ｇを経由することから、高い信頼性を確認できる。検査手段２４は、書換後の認証子ｚＮと検証値ｚＮＮとの照合が一致しない場合には、計測データｓが健全でない等のセキュリティ事象が発生していることが分かる。これにより、通信データＢのデータ量を一定にして通信速度などの品質低下を生じさせることなく、セキュリティ事象の発生を特定できる。
【0057】
（４）幾つかのワイヤレスデバイス２１から送信される通信データＢに対し、ワイヤレスデバイス２１に接続された中継手段、例えば中継手段２３ａは、ワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏを計測する接続数計測手段２５を備える。この中継手段２３ａは、通信データＢを中継する際に、中継手段２３ａへのワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏの情報を加えて認証子ｚ１を演算し、認証子ｚ０を認証子ｚ１に書き換える。その後、中継手段２３ｂ、ｃ…ｇは、認証子ｚ１を認証子ｚｎに順次書き換えてアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｚ１、ｚｎは、書き換えられることから、通信データＢのデータ量が中継回数に依らずに一定になり、しかも容量が小さいことに加え、ワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏの情報を含めることができる。
【0058】
アクセスポイント１２に接続される検査手段２４は、無線伝送された計測データｓに対し、ワイヤレスデバイス２１と予め共有される秘密情報ｘに加えて、中継手段２３ａへのワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏの情報を用いて、無線伝送された書換後の認証子ｚＮの検証値ｚＮＮを求め、この検証値ｚＮＮと書換後の認証子ｚＮとを照合する。
【0059】
書換後の認証子ｚＮや検証値ｚＮＮの算出に適用される一方向性関数Ｈが弱衝突耐性を持つ関数であるため、検査手段２４は、検証値ｚＮＮと書換後の認証子ｚＮとの照合が一致する場合には、計測データｓが秘密情報ｘを共有するワイヤレスデバイス２１から送信され且つ改竄がなく健全であり、更にワイヤレスデバイス２１の接続数ｃｏが設定通りであることから、高い信頼性を確認できる。検査手段２４は、検証値ｚＮＮと書換後の認証子ｚＮとの照合が一致しない場合には、計測データｓが健全でない等のセキュリティ事象が発生していることが分かる。これにより、通信データＢのデータ量を一定にして通信速度などの品質低下を生じさせることなく、セキュリティ事象の発生を特定できる。
【0060】
（５）ワイヤレスデバイス２１から送信される通信データＢに対し、中継手段２３ａ、ｂ…ｇのそれぞれは、通信データＢを中継する毎に、中継手段２３ａ、ｂ…ｇの通信設定情報ｒｃｉを加えて認証子ｚｎを演算し、認証子ｚｎ－１を認証子ｚｎに書き換え、最終的に、Ｎ回書き換えられた書換後の認証子ｚＮをアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｚｎは、書き換えられることから、通信データＢのデータ量が中継回数に依らずに一定になり、しかも容量が小さいことに加え、ワイヤレスデバイス２１及び中継手段ａ、ｂ…ｇの通信設定情報ｃ、ｒｃｉを含めることができる。
【0061】
アクセスポイント１２に接続される検査手段２４は、無線伝送された計測データｓに対し、ワイヤレスデバイス２１と予め共有される秘密情報ｘ、ｒｉ及び通信設定情報ｃ、ｒｃｉを用いて、無線伝送された書換後の認証子ｚＮの検証値ｚＮＮを求め、この検証値ｚＮＮと書換後の認証子ｚＮとを照合する。
【0062】
書換後の認証子ｚＮや検証値ｚＮＮの算出に適用される一方向性関数Ｈが弱衝突耐性を持つ関数であるため、検査手段２４は、検証値ｚＮＮと書換後の認証子ｚＮとの照合が一致する場合には、計測データｓが、秘密情報ｘを共有するワイヤレスデバイス２１から送信され且つ改竄がなく健全であり、更にワイヤレスデバイス２１及び中継手段ａ、ｂ…ｇの通信設定情報ｃ、ｒｃｉにも間違いがないことから、高い信頼性を確認できる。検査手段２４は、検証値ｚＮＮと書換後の認証子ｚＮとの照合が一致しない場合には、計測データｓが健全でない等のセキュリティ事象が発生していることが分かる。これにより、通信データＢのデータ量を一定にして通信速度などの品質低下を生じさせることなく、セキュリティ事象の発生を特定できる。
【0063】
［Ｃ］第３実施形態（図３）
図３は、第３実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図である。この第３実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
図３は、第３実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図である。この第３実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【0064】
図３に示すワイヤレス伝送システム３０は、通信データＣを無線送信するワイヤレスデバイス３１と、通信データＣの伝送経路が複数設定されて通信データＣを中継する複数の中継手段３３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇと、アクセスポイント１２と、このアクセスポイント１２からの通信データＣを取得して、ワイヤレスデバイス３１及び通信データＣに関する照合を行う照合手段３４と、を有して構成される。
【0065】
ワイヤレスデバイス３１は、後述の式（６）に示すように、このワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ０、及び通信データＣに含まれる計測データｓを用いて認証子ｗ０を求める暗号処理手段３５を備え、この認証子ｗ０を計測データｓに付与して通信データＣとして無線送信する。
【0066】
つまり、暗号処理手段３５は、ワイヤレスデバイス３１におけるセンサの計測データｓ、及びワイヤレスデバイス３１と照合手段３４との間でその対が共有される非対称暗号鍵ｋ０を暗号処理し、式(６)に示す認証子ｗ０を求める。暗号方式Ｅｎは、ＲＳＡ(Rivest-Shamir-Adleman)、楕円曲線暗号など各種の非対称暗号方式が適用される。
【数6】
【0067】
中継手段３３ａ、ｂ…ｇのそれぞれは、各中継手段３３ａ、ｂ…ｇの非対称暗号鍵ｋｉ（ｉ＝ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ）を記憶する鍵記憶手段３６ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇを備え、通信データＣを中継する際に、後述の式（７）に示すように、各中継手段３３ａ、ｂ…ｇの非対称暗号鍵ｋｉを用いて認証子ｗｎ（ｎ：整数）を暗号化して求め、認証子ｗｎ－１を認証子ｗｎに書き換える。
【0068】
つまり、鍵記憶手段３６ａ、ｂ…ｇには、中継手段３３ａ、ｂ…ｇと照合手段３４との間で、その対が共有される中継手段３３ａ、ｂ…ｇの非対称暗号鍵ｋｉが（ｉ=ａ、ｂ…ｇ）が記憶される。なお、照合手段３４には、この非対称暗号鍵ｋｉと対になる非対称暗号鍵が記憶される。
【0069】
中継手段３３ａ、ｂ…ｇは、ワイヤレスデバイス３１または前段から伝送される認証子ｗ０、ｗｎ－１に対し、通信データＣを中継する際に、暗号方式Ｅｎを用いて式(７)に示すように認証子ｗｎを暗号化して求め、認証子ｗｎ－１を認証子ｗｎに書き換える。ここで、中継手段３３ａ、ｂ…ｇによる中継経路は照合手段３４と予め共有される。
【数7】
【0070】
照合手段３４は、まず、アクセスポイント１２が取得した通信データＣから、Ｎ回書き換えられた書換後の認証子ｗＮと計測データｓを抽出する。次に、照合手段３４は、ワイヤレスデバイス３１、中継手段３３ａ、ｂ…ｇと共有するそれぞれの非対称暗号鍵ｋ０、ｋｉと対になる非対称暗号鍵を用いて、認証子ｗＮ、ｗｎ、ｗ０の復号を繰り返すことで、復号された計測データｓｓ、及び復号されたワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ００を求める。次に、照合手段３４は、復号された計測データｓｓと抽出された計測データｓとを照合し、さらに復号されたワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ００とワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ０とを照合することで、ワイヤレスデバイス３１の認証及び計測データｓの健全性確認を行う。
【0071】
つまり、照合手段３４は、アクセスポイント１２から伝送されたワイヤレスデバイス３１の計測データｓと書換後の認証子ｗＮとから、ワイヤレスデバイス３１の認証と計測データｓの健全性確認を行う。この照合手段３４は、中継手段３３ａ、ｂ…ｇによる中継経路がワイヤレスデバイス３１と予め共有されているため、中継経路の逆順で、非対称暗号鍵ｋｉと対になる非対称暗号鍵を用いて認証子ｗｎ、ｗＮを順次復号する。
【0072】
なお、非対称暗号鍵ｋｉと対になる非対称暗号鍵は一対一で対応するため、中継手段３３ａ、ｂ…ｇによる中継経路が不明であっても、順次試行することで復号可能である。その後に、非対称暗号鍵ｋ０と対になる非対称暗号鍵を用いて認証子ｗ０を復号し、復号された計測データｓｓ及び復号されたワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ００を求める。そして、計測データｓと復号された計測データｓｓとを照合し、更に、ワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ０と復号されたワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ００とを照合する。復号されたワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ００は、照合手段３４でワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ０を予め記憶しておくことで照合できるほか、復号に適用した対となる非対称暗号鍵で暗号処理を検証することで、非対称暗号鍵ｋ０を照合手段３４に予め記憶することなく照合することが可能になる。
【0073】
次に作用を説明する。
ワイヤレスデバイス３１では、計測データｓに対しワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ０を組み合わせて、式(６)を用いて認証子ｗ０を演算する。このワイヤレスデバイス３１は、計測データｓに認証子ｗ０を付与して通信データＣとし、この通信データＣをワイヤレスデバイス３１から中継手段３３aへ無線伝送する。
ワイヤレスデバイス３１では、計測データｓに対しワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ０を組み合わせて、式(６)を用いて認証子ｗ０を演算する。このワイヤレスデバイス３１は、計測データｓに認証子ｗ０を付与して通信データＣとし、この通信データＣをワイヤレスデバイス３１から中継手段３３aへ無線伝送する。
【0074】
中継手段３３aでは、通信データＣを受信し、鍵記憶手段３６ａに記憶される非対称暗号鍵ｋａを用いて、式(７)から認証子ｗ１を求め、認証子ｗ０を認証子ｗ１に書き換える。更に、中継手段３３aは、次の伝送経路を選択して、書き換え後の認証子ｗ１を含む通信データＣを中継手段３３ｂ、ｃ、ｄのいずれかへ無線伝送する。
【0075】
伝送された中継手段３３ｂ、ｃ、ｄのいずれにおいても、同様に式(７)を用いて認証子ｗ２を求め、認証子ｗ１を認証子ｗ２に書き換える。後段の中継手段は、以降同様に、中継する毎に式(７)用いて認証子ｗｎに書き換え、Ｎ回中継した通信データＣ（計測データｓ、及びＮ回書き換えられた書換後の認証子ｗＮを含む）を、アクセスポイント１２を介して照合手段３４へ伝送する。
【0076】
照合手段３４では、通信データＣの受信毎に、計測データｓと書換後の認証子ｗＮを取得する。照合手段３４は、中継手段３３ａ、ｂ…ｇの中継経路をワイヤレスデバイス３１と予め共有しているため、中継経路の逆順序で、非対称暗号鍵ｋｉと対になる非対称暗号鍵を用いて認証子ｗＮ、ｗｎを順次復号する。その後に認証子ｗ０を復号し、復号された計測データｓｓと復号されたワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ００を取得する。照合手段３４は、計測データｓと復号された計測データｓｓとを照合し、更に、ワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ０と復号されたワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ００とを照合する。
【0077】
ｓ=ｓｓ且つｋ０=ｋ００ならば、照合手段３４は、計測データｓが指定のワイヤレスデバイス３１から送信され且つ計測データｓに改竄がなく健全であり、また、中継手段３３ａ、ｂ…ｇによる中継経路に誤りがないと判断する。逆に、ｓ≠ｓｓまたはｋ０≠ｋ００ならば、照合手段３４は、計測データｓ、非対称暗号鍵ｋ０、非対称暗号鍵ｋｉについて、幾つかまたは全てが異常であり、詐称、計測データｓの改竄、中継経路の異常などのセキュリティ事象が発生していると判断する。
【0078】
以上ように構成されたことから、第３実施形態によれば、次の効果（６）を奏する。
（６）ワイヤレスデバイス３１は、計測データｓ及び非対称暗号鍵ｋ０から認証子ｗ０を求める暗号処理手段３５を備え、求めた認証子ｗ０を計測データｓに付与し通信データＣとして無線送信する。中継手段３３ａ、ｂ…ｇは、通信データＣを中継する毎に、中継手段３３ａ、ｂ…ｇの各鍵記憶手段３６ａ、ｂ…ｇに記憶される非対称暗号鍵ｋｉを用いて、認証子ｗｎを暗号化して書き換え、書換後の認証子ｗＮと計測データｓを通信データＣとしてアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｗｎ、ｗＮは、暗号化による書き換えであることから、通信データＣのデータ量が中継回数に依らずに一定であり、更に、中継手段３３ａ、ｂ…ｇの非対称暗号鍵ｋｉを含めることができる。非対称暗号鍵ｋｉが復号には使用できないことから、非対称暗号鍵ｋｉが漏えいした場合であっても通信データＣが復号されることはない。
（６）ワイヤレスデバイス３１は、計測データｓ及び非対称暗号鍵ｋ０から認証子ｗ０を求める暗号処理手段３５を備え、求めた認証子ｗ０を計測データｓに付与し通信データＣとして無線送信する。中継手段３３ａ、ｂ…ｇは、通信データＣを中継する毎に、中継手段３３ａ、ｂ…ｇの各鍵記憶手段３６ａ、ｂ…ｇに記憶される非対称暗号鍵ｋｉを用いて、認証子ｗｎを暗号化して書き換え、書換後の認証子ｗＮと計測データｓを通信データＣとしてアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｗｎ、ｗＮは、暗号化による書き換えであることから、通信データＣのデータ量が中継回数に依らずに一定であり、更に、中継手段３３ａ、ｂ…ｇの非対称暗号鍵ｋｉを含めることができる。非対称暗号鍵ｋｉが復号には使用できないことから、非対称暗号鍵ｋｉが漏えいした場合であっても通信データＣが復号されることはない。
【0079】
アクセスポイント１２に接続される照合手段３４は、無線伝送された書換後の認証子ｗＮに対し、ワイヤレスデバイス３１、中継手段３３ａ、ｂ…ｇと予め共有されるそれぞれの非対称暗号鍵ｋ０、ｋｉと対になる非対称暗号鍵を用い、中継手段３３ａ、ｂ…ｇによる中継経路がワイヤレスデバイス３１と予め共有されていることから、中継経路とは逆順序で、認証子ｗｎ、ｗＮを復号して、復号されたワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ００と復号された計測データｓｓを求める。この復号された計測データｓｓは、無線伝送された計測データｓと照合され、復号されたワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ００は、予め共有されるワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ０、またはこの非対称暗号鍵ｋ０と対になるワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵と照合される。
【0080】
照合手段３４は、上述の照合が一致する場合には、計測データｓが、非対称暗号鍵ｋ０を共有するワイヤレスデバイス３１から送信され且つ改竄がなく健全であり、更に中継手段３３ａ、ｂ…ｇによる中継経路が設定通りであることから、高い信頼性を確認できる。また、照合が一致しない場合には、照合手段３４は、計測データｓが健全でない等のセキュリティ事象を発生していると判断できる。これにより、通信データｓのデータ量を一定にして通信速度などの品質低下を生じさせることなく、セキュリティ事象の発生を特定できる。
【0081】
［Ｄ］第４実施形態（図４）
図４は、第４実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図である。この第４実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
図４は、第４実施形態に係るワイヤレス伝送システムを示すブロック図である。この第４実施形態において第１実施形態と同様な部分については、第１実施形態と同一の符号を付すことにより説明を簡略化し、または省略する。
【0082】
図４に示すワイヤレス伝送システム４０は、通信データＤを無線送信するワイヤレスデバイス４１と、通信データＤの伝送経路が複数設定されて通信データＤを中継する複数の中継手段４３ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｒ、ｆ、ｇと、アクセスポイント１２と、このアクセスポイント１２からの通信データＤを取得して、ワイヤレスデバイス４１及び通信データＤに関する照合を行う照合手段４４と、を有して構成される。
【0083】
ワイヤレスデバイス４１は、後述の式（８）に示すように、ワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ０、及び通信データＤに含まれる計測データｓを用いて認証子ｕ０を求める暗号処理手段４５を備え、この対称暗号鍵ｐ０を計測データｓに付与して通信データＤとして無線送信する。つまり、暗号処理手段４５は、計測データｓ、及び照合手段４４との間で共有される対称暗号鍵ｐ０を暗号処理し、式(８)に示す認証子ｕ０とする。暗号方式ＥｍにはＡＥＳ（Advanced Encryption Standard）や３ＤＥＳ（3Data Encryption Standard）など各種の対称暗号方式が適用される。
【数8】
【0084】
中継手段４３ａ、ｂ…ｇのそれぞれは、各中継手段４３ａ、ｂ…ｇの対称暗号鍵ｑｉ
ｊ（ｉ＝ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｒ、ｆ、ｇ、ｊ：時間または中継回数）を生成して記憶する鍵生成手段４６ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｒ、ｆ、ｇを備え、通信データＤを中継する際に、各中継手段４３ａ、ｂ…ｇの対称暗号鍵ｑｉ
ｊを用いて認証子ｕｎ（ｎ：整数）を暗号化して求め、認証子ｕｎ－１を認証子ｕｎに書き換える。
【0085】
つまり、鍵生成手段４６ａ、ｂ…ｇは、一定の時間間隔で、または通信データＤを一定回数だけ中継する毎に、または通信データＤを中継する毎に、対称暗号鍵ｑｉ
ｊ（ｉ=ａ、ｂ…ｇ、ｊ：時間または中継回数）を新しく生成して記憶する。この対称暗号鍵ｑｉ
ｊは照合手段４４と共有される。鍵生成手段４６ａ、ｂ…ｇは、擬似乱数の発生装置で構成され、擬似乱数の初期値を個別にすることにより鍵生成手段４６ａ、ｂ…ｇで異なる対称暗号鍵とすることができ、また、初期値を共通にすることにより鍵生成手段４６ａ、ｂ…ｇで共通の対称暗号鍵とすることもできる。
【0086】
中継手段４３ａ、ｂ…ｇは、ワイヤレスデバイス４１または前段から伝送される認証子ｕ０、ｕｎ－１に対し、中継する際に、暗号方式Ｅｍを用いて式(９)に示すように暗号化して認証子ｕｎを求め、認証子ｕｎ－１を認証子ｕｎに書き換える。ここで、中継手段ａ、ｂ…ｇによる中継経路は照合手段４４と予め共有される。
【数9】
【0087】
照合手段４４は、まず、アクセスポイント１２が取得した通信データＤから、Ｎ回書き換えられた書換後の認証子ｕＮと計測データｓを抽出する。次に、照合手段４４は、ワイヤレスデバイス４１、中継手段４３ａ、ｂ…ｇと共有されるそれぞれの対称暗号鍵ｐ０、
ｑｉ ｊを用いて、認証子ｕＮ、ｕｎ、ｕ０の復号を繰り返すことで、復号された計測データｓｓ、及び復号されたワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ００を求める。
ｑｉ ｊを用いて、認証子ｕＮ、ｕｎ、ｕ０の復号を繰り返すことで、復号された計測データｓｓ、及び復号されたワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ００を求める。
【0088】
次に、照合手段４４は、復号された計測データｓｓと抽出された計測データｓとを照合し、更に復号されたワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ００とワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ０とを照合することで、ワイヤレスデバイス４１の認証及び計測データ１の健全性確認を行う。
【0089】
つまり、照合手段４４は、アクセスポイント１２から伝送されたワイヤレスデバイス４１の計測データｓと伝送された書換後の認証子ｕＮとから、ワイヤレスデバイス４１の認証と計測データｓの健全性確認を行う。照合手段４４は、中継手段４３ａ、ｂ…ｇによる中継経路がワイヤレスデバイス４１と予め共有されている。また、照合手段４４は、ワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ０をワイヤレスデバイス４１と共有し、鍵生成手段４６ａ、ｂ…ｇで生成された対称暗号鍵ｑｉ
ｊを中継手段４３ａ、ｂ…ｇと共有している。そこで、照合手段４４は、中継手段４３ａ、ｂ…ｇによる中継経路の逆順で、時間または使用（中継）回数で決まる対称暗号鍵ｑｉ
ｊを用いて、認証子ｕＮ、ｕｎを順次復号する。最後に認証子ｕ０を復号して、復号された計測データｓｓ、及び復号されたワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ００を求める。そして、照合手段４４は、計測データｓと復号された計測データｓｓとを照合し、更に、ワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ０と復号されたワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ００とを照合する。
【0090】
次に作用を説明する。
ワイヤレスデバイス４１では、計測データｓに対し、ワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ０を組み合わせて式（８）から認証子ｕ０を演算する。このワイヤレスデバイス４１は、計測データｓに認証子ｕ０を付与して通信データＤとし、この通信データＤをワイヤレスデバイス４１から中継手段４３aへ無線伝送する。
ワイヤレスデバイス４１では、計測データｓに対し、ワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ０を組み合わせて式（８）から認証子ｕ０を演算する。このワイヤレスデバイス４１は、計測データｓに認証子ｕ０を付与して通信データＤとし、この通信データＤをワイヤレスデバイス４１から中継手段４３aへ無線伝送する。
【0091】
中継手段４３aでは、通信データＤを受信し、鍵生成手段４６aにある対称暗号鍵ｑａ
ｊを用いて、式（９）から認証子ｕ１を求め、認証子ｕ０を認証子ｕ１に書き換える。更に、中継手段４３aは、次の伝送経路を選択して、書き換え後の認証子ｕ１を含む通信データＤを中継手段４３ｂ、ｃ、ｄのいずれかへ無線伝送する。対称暗号鍵ｑｉ
ｊは、時間や通信データの中継回数で生成されるが、中継手段毎に対称暗号鍵ｑｉ
ｊを変えることもできる。
【0092】
伝送された中継手段４３ｂ、ｃ、ｄのいずれかにおいても、同様に式(９)を用いて認証子ｕ２を求め、認証子ｕ１を認証子ｕ２に書き換える。後段の中継手段は、以降同様に、中継する毎に式(９)を繰り返して認証子ｕｎに書き換え、Ｎ回中継した通信データＤ（計測データｓ、及びＮ回書き換えられた書換後の認証子ｕＮを含む）を、アクセスポイント１２を介して照合手段４４へ伝送する。
【0093】
照合手段４４では、通信データＤの受信毎に、計測データｓと書換後の認証子ｕＮを取得する。照合手段４４は、中継手段４３ａ、ｂ…ｇによる中継経路をワイヤレスデバイス４１と予め共有し、また、ワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ０をワイヤレスデバイス４１と共有し、更に、鍵生成手段４６ａ、ｂ…ｇで生成される対称暗号鍵ｑｉ
ｊを中継手段４３ａ、ｂ…ｇと共有する。このため、照合手段４４は、対称暗号鍵ｑｉ
ｊを時間または中継回数から特定して認証子ｕＮ、ｕｎを順次復号し、その後に認証子ｕ０を復号して、復号された計測データｓｓ、及び復号されたワイヤレスデバイス４１の非対称暗号鍵ｐ００を取得する。そして、照合手段４４は、計測データｓと復号された計測データｓｓとを照合し、ワイヤレスデバイス４１の非対称暗号鍵ｐ０と復号されたワイヤレスデバイス４１の非対称暗号鍵ｐ００とを照合する。
【0094】
照合手段４４は、ｓ=ｓｓ且つｐ０=ｐ００ならば、計測データｓが指定のワイヤレスデバイス４１から送信され且つ計測データｓに改竄がなく健全であり、また、中継手段４３ａ、ｂ…ｇによる中継経路に誤りがないと判断する。逆に、ｓ≠ｓｓまたはｐ０≠ｐ００ならば、照合手段４４は、計測データｓと対称暗号鍵ｐ０と対称暗号鍵ｑｉ
ｊについて、幾つかまたは全てが異常であり、詐称、計測データｓの改竄、中継経路の異常などのセキュリティ事象が発生していると判断する。
【0095】
以上のように構成されたことから、第４実施形態によれば、次の効果（７）及び（８）を奏する。
（７）ワイヤレスデバイス４１は、計測データｓ及び対称暗号鍵ｐ０から認証子ｕ０を求める暗号処理手段４５を備え、求めた認証子ｕ０を計測データｓに付与し通信データＤとして無線送信する。中継手段４３ａ、ｂ…ｇは、通信データＤを中継する毎に、中継手段４３ａ、ｂ…ｇの各鍵生成手段４６ａ、ｂ…ｇで生成された対称暗号鍵ｑｉ ｊを用いて認証子ｕｎを暗号化して書き換え、書換後の認証子ｕＮ及び計測データｓを通信データＤとしてアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｕｎは、暗号化による書き換えであるため、通信データＤのデータ量が中継回数に依らずに一定になり、更に中継手段４３ａ、ｂ…ｇの対称暗号鍵ｑｉ ｊを含めることができる。
（７）ワイヤレスデバイス４１は、計測データｓ及び対称暗号鍵ｐ０から認証子ｕ０を求める暗号処理手段４５を備え、求めた認証子ｕ０を計測データｓに付与し通信データＤとして無線送信する。中継手段４３ａ、ｂ…ｇは、通信データＤを中継する毎に、中継手段４３ａ、ｂ…ｇの各鍵生成手段４６ａ、ｂ…ｇで生成された対称暗号鍵ｑｉ ｊを用いて認証子ｕｎを暗号化して書き換え、書換後の認証子ｕＮ及び計測データｓを通信データＤとしてアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｕｎは、暗号化による書き換えであるため、通信データＤのデータ量が中継回数に依らずに一定になり、更に中継手段４３ａ、ｂ…ｇの対称暗号鍵ｑｉ ｊを含めることができる。
【0096】
アクセスポイント１２に接続される照合手段４４は、無線伝送された書換後の認証子ｕＮに対し、ワイヤレスデバイス４１、中継手段４３ａ、ｂ…ｇと予め共有されるそれぞれの対称暗号鍵ｐ０、ｑｉ
ｊを用いて、中継手段４３ａ、ｂ…ｇによる中継経路がワイヤレスデバイス４１と予め共有されていることから、中継経路とは逆順序で認証子ｕＮ、ｕｎを復号して、復号されたワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ００と復号された計測データｓｓを求める。この復号された計測データｓｓは無線伝送された計測データｓと照合され、復号された対称暗号鍵ｐ００は予め共有される対称暗号鍵ｐ０と照合される。
【0097】
照合手段４４は、上述の照合が一致する場合には、計測データｓが対称暗号鍵ｐ０を共有するワイヤレスデバイス４１から送信され且つ改竄がなく健全であり、更に中継手段４３ａ、ｂ…ｇによる中継経路が設定通りであることから、高い信頼性を確認できる。また、照合手段４４は、上述の照合が一致しない場合には、計測データｓが健全でない等のセキュリティ事象が発生していると判断できる。これにより、通信データＤのデータ量を一定にして通信速度などの品質低下を生じさせることなく、セキュリティ事象の発生を特定できる。
【0098】
（８）ワイヤレスデバイス４１から送信される通信データＤに対し、中継手段４３ａ、ｂ…ｇのそれぞれで通信データＤを中継する毎に、各中継手段４３ａ、ｂ…ｇの鍵生成手段４６ａ、ｂ…ｇで生成される対称暗号鍵ｑｉ
ｊを用いて認証子ｕｎを暗号化し、認証子を書き換え、書換後の認証子ｕＮをアクセスポイント１２へ無線伝送する。認証子ｕｎは、書き換えられることから通信データＤのデータ量が中継回数に依らずに一定になり、しかも容量が小さいことに加え、中継手段４３ａ、ｂ…ｇと予め共有され、時間や使用（中継）回数で変わる秘密情報ｘを含めることができる。これにより、対称暗号鍵ｑｉ
ｊが漏えいした場合であっても、変更されることで、対象となる対称暗号鍵ｑｉ
ｊ以外が影響を受けることがない。
【0099】
アクセスポイント１２に接続される照合手段４４は、無線伝送された書換後の認証子ｕＮに対し、ワイヤレスデバイス４１、中継手段４３ａ、ｂ…ｇのそれぞれと予め共有される各対称暗号鍵ｐ０、ｑｉ
ｊを用い、中継経路がワイヤレスデバイス４１と予め共有され、時間や使用（中継）回数もワイヤレスデバイス４１と共有されることから、認証子ｕＮ、ｕｎを復号して、復号されたワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ００と復号された計測データｓｓを求める。計測データｓｓは、無線伝送された計測データｓと照合され、復号されたワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ００は、予め共有されるワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵ｐ０と照合される。
【0100】
照合手段４４は、上述の照合が一致する場合には、計測データｓが対称暗号鍵ｐ０を共有するワイヤレスデバイス４１から送信され且つ改竄がなく健全であり、更に、中継手段４３ａ、ｂ…ｇによる中継経路及び時間または使用（中継）回数が設定通りであることから、高い信頼性を確認できる。また、照合手段４４は、上述の照合が一致しない場合には、計測データｓが健全でない等のセキュリティ事象が発生していると判定できる。これにより、通信データＤのデータ量を一定にして通信速度などの品質低下を生じさせることなく、セキュリティ事象の発生を特定できる。
【0101】
以上、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。これらの実施形態は、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、また、それらの置き換えや変更は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、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。
【0102】
例えば、第２実施形態のワイヤレス伝送システム２０では、ワイヤレスデバイス２１の秘密情報ｘはワイヤレスデバイス２１の通信設定情報Ｃを、中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉ（ｉ＝ａ、ｂ…ｇ）のそれぞれは中継手段２３ａ、ｂ…ｇの通信設定情報ｒｃｉ（ｉ＝ａ、ｂ…ｇ）のそれぞれを含むように構成されてもよい。
【0103】
また、第１～第４実施形態において、ワイヤレスデバイス１１、２１の秘密情報ｘ、ワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ０、ワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵p０は、一つのワイヤレスデバイス１１、２１、３１、４１で複数設けられもよい。同様に、中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉ、中継手段３３ａ、ｂ…ｇの非対称暗号鍵ｋｉ、中継手段４３ａ、ｂ…ｇの対称暗号鍵ｑｉ
ｊは、それぞれ一つの中継手段に複数設けられもよい。
【0104】
更に、第１～第４実施形態において、ワイヤレスデバイス１１、２１の秘密情報ｘ、ワイヤレスデバイス３１の非対称暗号鍵ｋ０、ワイヤレスデバイス４１の対称暗号鍵p０は、時間または使用回数で変わるように構成されてもよく、同様に、中継手段２３ａ、ｂ…ｇの秘密情報ｒｉ、中継手段３３ａ、ｂ…ｇの非対称暗号鍵ｋｉ、中継手段４３ａ、ｂ…ｇの対称暗号鍵ｑｉ
ｊは、時間または使用回数で変わるように構成されてもよい。
【符号の説明】
【0105】
１０…ワイヤレス伝送システム、１１…ワイヤレスデバイス、１２…アクセスポイント、１３ａ、ｂ…ｇ…中継手段、１４…検査手段、２０…ワイヤレス伝送システム、２１…ワイヤレスデバイス、２３ａ、ｂ…ｇ…中継手段、２４…検査手段、２５…接続数計測手段、２６ａ、ｂ…ｇ…記憶手段、３０…ワイヤレス伝送システム、３１…ワイヤレスデバイス、３３ａ、ｂ…ｇ…中継手段、３４…照合手段、３５…暗号処理手段、３６ａ、ｂ…ｇ…鍵記憶手段、４０…ワイヤレス伝送システム、４１…ワイヤレスデバイス、４３ａ、ｂ…ｇ…中継手段、４４…照合手段、４５…暗号処理手段、４６ａ、ｂ…ｇ…鍵生成手段、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…通信データ、ｓ…計測データ、ｘ…秘密情報、ｙ０、ｙｎ…認証子、ｙＮ…書換後の認証子、ｙＮＮ…検証値、ｃ…通信設定情報、ｒｉ…秘密情報、ｃｏ…接続数、ｒｃｉ…通信設定情報、ｚ０、ｚ１、ｚｎ…認証子、ｚＮ、…書換後の認証子、ｚＮＮ…検証値、ｋ０、ｋｉ…非対称暗号鍵、ｗ０、ｗｎ…認証子、ｗＮ…書換後の認証子、ｓｓ…復号された計測データ、ｋ００…復号されたワイヤレスデバイスの非対称暗号鍵、p０、ｑｉ
ｊ…対称暗号鍵、ｕ０、ｕｎ…認証子、ｕＮ…書換後の認証子、ｐ００復号されたワイヤレスデバイスの対称暗号鍵
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】