特許 7514582 通信システム、および通信システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】通信システム、および通信システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H04W 12/50 20210101AFI20240704BHJP

   H04W 84/10 20090101ALI20240704BHJP

   H04W 76/10 20180101ALI20240704BHJP

   H04W 8/00 20090101ALI20240704BHJP

   H04W 12/04 20210101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

H04W12/50

H04W84/10 110

H04W76/10

H04W8/00 110

H04W12/04

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024057339

(22)【出願日】2024-03-29

【審査請求日】2024-03-29

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】317006258

【氏名又は名称】オプテックス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】岡部 純一郎

(72)【発明者】

【氏名】目片 健一

【審査官】▲高▼木 裕子

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１８－５３０１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１９－５２１５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３０６７１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１９０２２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】韓国登録特許第１０－１７７７０５２（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０４Ｂ ７／２４ － ７／２６

Ｈ０４Ｗ ４／００ － ９９／００

３ＧＰＰ ＴＳＧ ＲＡＮ ＷＧ１－４

ＳＡ ＷＧ１－４

ＣＴ ＷＧ１、４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）により互いに通信可能に接続する第１機器および第２機器を含む通信システムであって、
前記第１機器は、
公開鍵暗号方式の第１公開鍵および第１秘密鍵を有し、
前記第１機器を特定する特定情報と公開鍵暗号方式の第２秘密鍵とを用いて生成された署名情報と、前記第１機器を識別する識別信号と、前記第１公開鍵とを含む第１アドバタイズ信号を送信する第１送信部を備え、
前記第２機器は、
前記第１アドバタイズ信号を受信する受信部と、
予め格納されている、公開鍵暗号方式の第２公開鍵を用いて、受信した前記第１アドバタイズ信号に含まれる前記署名情報の正当性を検証する検証部と、
前記検証部による検証結果が正当であった場合、接続情報を生成する生成部と、
前記第１公開鍵により暗号化した前記接続情報を含む第２アドバタイズ信号を送信する第２送信部と、を備え、
さらに、前記第１機器は、前記第１秘密鍵を用いて前記第２アドバタイズ信号に含まれる前記接続情報を復号し、復号した前記接続情報を用いて、前記第２機器とのペアリングを行うペアリング部を備える、通信システム。

【請求項2】

前記署名情報は、前記第１機器とは異なる署名情報生成機器により生成される、請求項１に記載の通信システム。

【請求項3】

前記生成部は、前記ペアリングを行うたびに、新規に前記接続情報を生成し、
前記第２機器は、前記第１機器から前記接続情報を用いたペアリング要求を受信した場合、前記第１機器とペアリングを行う、請求項１に記載の通信システム。

【請求項4】

前記第１機器および前記第２機器は、アドバタイズとスキャンとを交互に実施し、
前記第１機器のアドバタイズとスキャンとの間隔と、前記第２機器のアドバタイズとスキャンとの間隔とは異なる、請求項１に記載の通信システム。

【請求項5】

前記第１機器および前記第２機器の少なくとも何れかは、アドバタイズとスキャンとを並行して行う、請求項１に記載の通信システム。

【請求項6】

前記第２機器は、水中で用いられる水中機器であり、
前記第１機器は、前記水中機器により得られたデータの信号変換器である、請求項１に記載の通信システム。

【請求項7】

Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈにより互いに通信可能に接続する第１機器および第２機器を含む通信システムの制御方法であって、
前記第１機器は、公開鍵暗号方式の第１公開鍵および第１秘密鍵を有し、
前記第１機器において、前記第１機器を特定する特定情報と公開鍵暗号方式の第２秘密鍵とを用いて生成された署名情報と、前記第１機器を識別する識別信号と、前記第１公開鍵とを含む第１アドバタイズ信号を送信する第１送信ステップと、
前記第２機器において、
前記第１アドバタイズ信号を受信する受信ステップと、
予め格納されている、公開鍵暗号方式の第２公開鍵を用いて、受信した前記第１アドバタイズ信号に含まれる前記署名情報の正当性を検証する検証ステップと、
前記検証ステップでの検証結果が正であった場合、接続情報を生成する生成ステップと、
前記第１公開鍵により暗号化した前記接続情報を含む第２アドバタイズ信号を送信する第２送信ステップと、を含み、
さらに、前記第１機器において、前記第１秘密鍵を用いて前記第２アドバタイズ信号に含まれる前記接続情報を復号し、復号した前記接続情報を用いて、前記第２機器とのペアリングを行うペアリングステップとを含む、通信システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）により接続される通信システム等に関する。

【背景技術】

【0002】

近距離無線通信技術の１つとしてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）が知られている。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの拡張仕様の１つとしてＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）が知られている。ＢＬＥは、低消費電力で長期間、通信可能な仕様である。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈによる無線通信を行う端末同士は、ペアリングを行って接続を確立し、無線通信を行う。

【0003】

例えば、特許文献１には、第１の端末において、規定されたイベントが発生すると、第１の端末は、識別情報、要求情報、接続情報を含むアドバタイズパケットを送信し、アドバタイズパケットを受信した第２の端末は、第１の端末とペアリングを開始する、無線通信システムが記載されている。

【0004】

また、特許文献２には、第１機器と第２機器との間における無線接続の確立にあたり、第１機器に予め格納されている部分的リンクキー、第１ソースから受信する第１秘密キー、第２ソースから受信する第２秘密キーを用いて生成したリンクキーを用いて、第１機器と第２機器との無線接続を確立する方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開ＷＯ２０１９／１８０８４４

【文献】特表２０１７－５０２６１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈによる無線通信では、接続する通信機器間においてペアリングを行う必要がある。ペアリングは、セキュリティを担保することが望ましいため、例えば、一方の機器に６桁の番号を表示して、他方の機器で当該番号を入力する等、人の手が介在して行われることが多い。よって、手間がかかる。

【0007】

特許文献１に記載の技術では、人の手は介在しないものの、ペアリングに用いられる接続情報をアドバタイズパケットに含めて送信しており、そもそもセキュリティが全く担保されていない。

【0008】

また、特許文献２に記載の方法において、第１ソースは、第１機器および第２機器のユーザである。よって、結局、人が介在することになり、手間がかかることには変わりがない。

【0009】

また、表示機能、入力機能等を有していない機器の場合、これらの機能を備えるように改良が必要となる。

【0010】

本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＢＬＥ通信において、上述したような手間、機器の改良等を必要とすることなく、安全にペアリングを可能とする通信システムを実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様に係る通信システムは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈにより互いに通信可能に接続する第１機器および第２機器を含む通信システムであって、前記第１機器は、公開鍵暗号方式の第１公開鍵および第１秘密鍵を有し、前記第１機器を特定する特定情報が公開鍵暗号方式の第２秘密鍵を用いて生成された署名情報と、前記第１機器を識別する識別信号と、前記第１公開鍵とを含む第１アドバタイズ信号を送信する第１送信部を備え、前記第２機器は、前記第１アドバタイズ信号を受信する受信部と、予め格納されている、公開鍵暗号方式の第２公開鍵を用いて、受信した前記第１アドバタイズ信号に含まれる前記署名情報の正当性を検証する検証部と、前記検証部による検証結果が正当であった場合、接続情報を生成する生成部と、前記第１公開鍵により暗号化した前記接続情報を含む第２アドバタイズ信号を送信する第２送信部と、を備え、さらに、前記第１機器は、前記第１秘密鍵を用いて前記第２アドバタイズ信号に含まれる前記接続情報を復号し、復号した前記接続情報を用いて、前記第２機器とのペアリングを行うペアリング部を備える。

【0012】

本発明の一態様に係る通信方法は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈにより互いに通信可能に接続する第１機器および第２機器を含む通信システムの制御方法であって、前記第１機器は、公開鍵暗号方式の第１公開鍵および第１秘密鍵を有し、前記第１機器において、前記第１機器を特定する特定情報が公開鍵暗号方式の第２秘密鍵を用いて生成された署名情報と、前記第１機器を識別する識別信号と、前記第１公開鍵とを含む第１アドバタイズ信号を送信する第１送信ステップと、前記第２機器において、前記第１アドバタイズ信号を受信する受信ステップと、予め格納されている、公開鍵暗号方式の第２公開鍵を用いて、受信した前記第１アドバタイズ信号に含まれる前記署名情報の正当性を検証する検証ステップと、前記検証ステップでの検証結果が正であった場合、接続情報を生成する生成ステップと、前記第１公開鍵により暗号化した前記接続情報を含む第２アドバタイズ信号を送信する第２送信ステップと、を含み、さらに、前記第１機器において、前記第１秘密鍵を用いて前記第２アドバタイズ信号に含まれる前記接続情報を復号し、復号した前記接続情報を用いて、前記第２機器とのペアリングを行うペアリングステップとを含む。

【発明の効果】

【0013】

本発明の一態様によれば、第１機器と第２機器とのペアリングを、適切な相手機器とセキュリティを担保した状態で、人の手を介することなく実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係る通信システムの概要を示す図である。

【図2】通信システムの要部構成を示す機能ブロック図である。

【図3】通信システムにおける処理の流れを示すシーケンス図である。

【図4】通信システムにおけるペアリングの処理の流れを示すシーケンス図である。

【図5】他の実施形態に係る通信システムの概要を示す図である。

【図6】他の実施形態における通信システムの要部構成を示す機能ブロック図である。

【図7】他の実施形態における通信システムにおける処理の流れを示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

〔実施形態１〕
〔概要〕
以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。本実施形態に係る通信システム１は、第１機器（セントラル）および第２機器（ペリフェラル）を含み、これらがペアリングを行って、ＢＬＥ（Bluetooth Low Energy）により互いに通信可能に接続するものである。なお、ＢＬＥは、一例であり、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈにより互いに通信する構成であれば、ＢＬＥ以外の通信方法を用いてもよい。また、本実施形態では、１つの第１機器と１つの第２機器とがペアリングする例を挙げて説明するが、１つの第１機器と複数の第２機器とがペアリングするものであってもよい。

【0016】

〔通信システム１〕
本実施形態では、通信システム１の一例として、第１機器として信号変換器１０、第２機器として検出器２０を用いる例を挙げて説明する。

【0017】

検出器２０は、水中で用いられ、水質を測定する機器である。換言すれば、検出器２０は水中機器である。測定対象となる水質は特に限定されず、例えば、濁度、色度、塩素濃度、酸素濃度、液性、マイクロプラスチックの有無、等を測定するものであってよい。

【0018】

信号変換器１０は、検出器２０から受信した１つ以上の信号を、１つ以上の信号に変換して出力する。例えば、信号変換器１０は、検出器２０から受信したデジタル信号をアナログ信号に変換して、外部の記録に出力するものであってよい。また、検出器２０から受信した信号のレベルが警報トリガを超えたとき、リレー接点信号を外部の制御盤へ出力するものであってよい。また、信号変換器１０は、表示部（図示せず）を備え、検出器２０から受信した信号の信号レベル、検出器２０における測定条件等を数値表示するものであってよい。

【0019】

図１に、信号変換器１０および検出器２０が用いられる状況の一例を示す。図１に示すように、通信システム１では、水中に配置された検出器２０と信号変換器１０とが無線通信により通信可能に接続されている。図１に示すように、検出器２０が水中に配置されており、ユーザが、直接、操作すること、および、検出器２０に情報を表示して、ユーザが確認するということが難しい。よって、従来技術のように、ペアリングを行うときに、操作および接続情報の表示ということが難しい。そこで、本実施形態に係る通信システム１では、以下に説明する特徴を有することにより、ユーザの操作、確認というような手間を必要とすることなく、信号変換器１０と検出器２０とのペアリングを、セキュリティを担保した状態で行えるものである。

【0020】

図２を参照して、通信システム１の詳細について説明する。図２は、通信システム１の要部構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、通信システム１は、信号変換器１０および検出器２０を含む。

【0021】

信号変換器１０は、工場等における生産治具３０で生産される。生産治具３０には、署名情報生成部３０１および記憶部３０２が含まれ、記憶部３０２には、第２秘密鍵６１が格納されている。第２秘密鍵６１は、公開鍵暗号方式における秘密鍵であり、後述する第２公開鍵６２とセットで用いられ、第２公開鍵６２で暗号化されたファイルは、第２秘密鍵６１でのみ復号できるというものである。また、逆の工程も可能であり、第２秘密鍵６１で暗号化されたファイルは、第２公開鍵６２でのみ復号できる。署名情報は、生産治具３０の署名情報生成部３０１により生成されるので、生産治具３０は、署名情報生成機器と呼ぶことができる。

【0022】

生産治具３０において、複数の信号変換器１０を生産する場合に、第２秘密鍵６１は、信号変換器１０ごとに異なるものであってもよいし、同じものであってもよい。また、信号変換器１０ごとに第２秘密鍵６１が異なる場合で、検出器２０が複数の信号変換器１０とペアリング可能な場合、検出器２０はペアリング可能な信号変換器１０ごとの第２公開鍵６２を有するものであってよい。

【0023】

生産治具３０では、信号変換器１０の生産にあたり、署名情報生成部３０１が、当該信号変換器１０を識別するため固有ＩＤと第２秘密鍵６１とを用いて署名情報３１を生成する。固有ＩＤは、信号変換器１０を特定するための特定情報ということができる。そして、生成した署名情報３１を信号変換器１０の記憶部１０４に格納する。信号変換器１０の内部ではなく、信号変換器１０を生産する生産治具３０で署名情報３１を生成し、信号変換器１０に格納するので、信号変換器１０は他器に成りすますことができない。

【0024】

換言すれば、署名情報３１は、信号変換器１０とは異なる生産治具３０（署名情報生成機器）により生成される。これにより、信号変換器１０に第２秘密鍵６１を格納しておく必要がない。よって、信号変換器１０が盗まれる等された場合でも、第２秘密鍵６１が漏洩するおそれを抑制できる。

【0025】

信号変換器１０は、第１アドバタイズ信号生成部１０１、第１送信部１０２、ペアリング部１０３、および記憶部１０４を含む。また、検出器２０は、受信部２０１、検証部２０３、第２アドバタイズ信号生成部２０４、第２送信部２０５、ペアリング部２０６、および記憶部２０７を含む。

【0026】

第１アドバタイズ信号生成部１０１は、信号変換器１０を識別する変換器ＩＤ（識別信号）、署名情報３１、および第１公開鍵５２を含む第１アドバタイズ信号を生成する。

【0027】

第１送信部１０２は、第１アドバタイズ信号生成部１０１が生成した第１アドバタイズ信号をアドバタイズ送信する。

【0028】

ペアリング部１０３は、検出器２０との間でペアリング処理を行う。ペアリング処理の詳細については後述する。

【0029】

記憶部１０４は、署名情報３１、第１秘密鍵５１、および第１公開鍵５２を格納している記憶デバイスである。第１秘密鍵５１および第１公開鍵５２は、上述した第２秘密鍵６１および第２公開鍵６２と同様に、公開鍵暗号方式における秘密鍵および公開鍵である。第２公開鍵６２で暗号化したファイルは、第２秘密鍵６１でのみ復号できる。

【0030】

第１秘密鍵５１および第１公開鍵５２は、信号変換器１０の内部で生成されたものであってよいし、信号変換器１０の外部装置で生成され、信号変換器１０に書き込まれたものであってもよい。

【0031】

受信部２０１は、信号変換器１０から送信された第１アドバタイズ信号を受信する。検証部２０３は、受信部２０１で受信した第１アドバタイズ信号に含まれる署名情報３１を、記憶部２０７に格納されている第２公開鍵６２を用いて検証する。具体的には、検証部２０３は、変換器ＩＤから算出したダイジェスト値と、第２公開鍵６２を用いて署名情報３１から得られたダイジェスト値とが一致するか否かを検証し、一致すれば、署名は正当であるとする。署名が正当であるとは、署名情報３１によって示される変換器ＩＤと、第１アドバタイズ信号に含まれる変換器ＩＤとが一致することであり、第１アドバタイズ信号の送信元である信号変換器１０が正当なものであることを示している。

【0032】

第２アドバタイズ信号生成部２０４は、検証部２０３による検証結果が正当であった場合、ペアリングに用いる接続情報を生成し、生成した接続情報を信号変換器１０から受信した第１公開鍵５２を用いて暗号化し、暗号化した接続情報と受信した変換器ＩＤとを含む第２アドバタイズ信号を生成する。接続情報は、ペアリングを行うたびに、新規に生成されてよい。換言すれば、第２アドバタイズ信号生成部２０４は、生成するごとに異なる内容の接続情報を生成してもよい。なお、第２アドバタイズ信号生成部２０４は、接続情報を生成する生成部ということができる。

【0033】

第２送信部２０５は、第２アドバタイズ信号生成部２０４が生成した第２アドバタイズ信号をアドバタイズ送信する。接続情報を復号するための第１秘密鍵５１は、信号変換器１０のみに格納されているので、第２アドバタイズ信号が他器に傍受されたとしても、接続情報が漏れることはなく安全である。

【0034】

ペアリング部２０６は、信号変換器１０との間でペアリング処理を行う。ペアリング処理の詳細については後述する。

【0035】

記憶部２０７は、第２公開鍵６２を記憶している記憶デバイスである。第２公開鍵６２は、検出器２０の製造段階で、検出器２０に格納される。

【0036】

〔通信システム１における処理の流れ〕
次に、図３および図４を参照して、通信システム１における処理の流れを説明する。図３は、通信システム１における処理の流れを示すシーケンス図である。

【0037】

図３に示すように、信号変換器１０には、第２秘密鍵６１を用いて生成された署名情報３１が予め格納されている。信号変換器１０は、ペアリング開始操作を受け付けると（Ｓ１０１）、第１アドバタイズ信号生成部１０１が第１アドバタイズ信号を生成する（Ｓ１０２）。上述したように、第１アドバタイズ信号には、生成された署名情報３１、変換機ＩＤ、および第２公開鍵６２が含まれる。そして、第１送信部１０２は、第１アドバタイズ信号のアドバタイズ送信を開始する（Ｓ１０３、第１送信ステップ）。一方、検出器２０では、ペアリング開始操作を受けつけると（Ｓ２０１）、スキャンを開始する（Ｓ２０２）。検出器２０におけるペアリング開始操作は、検出器２０にボタン等（図示せず）を備え、当該ボタンをユーザが押下することにより行われてもよいし、ユーザが検出器２０を直接、操作するものでなくてもよい。例えば、検出器２０が加速度センサを備え、検出器２０が水中に配置された状態を検出したときに、ペアリング開始操作があったとしてもよい。また、赤外線受光素子を備え、赤外線を発光する遠隔指示器によりペアリング開始操作を行ってもよい。

【0038】

検出器２０によるスキャン中に、信号変換器１０から送信された第１アドバタイズ信号を受信すると（Ｓ２０３、受信ステップ）、検証部２０３は、第２公開鍵６２を用いて、第１アドバタイズ信号に含まれる署名情報３１の正当性を検証する（Ｓ２０４、検証ステップ）。署名情報３１が正当であれば（Ｓ２０５でＹＥＳ）、第２アドバタイズ信号生成部２０４は、第２アドバタイズ信号を生成する（Ｓ２０７、生成ステップ）。上述したように、第２アドバタイズ信号には、暗号化された接続情報、および変換器ＩＤが含まれる。そして、第２送信部２０５は、第２アドバタイズ信号のアドバタイズ送信を開始する（Ｓ２０８、第２送信ステップ）。

【0039】

信号変換器１０は、第１アドバタイズ信号のアドバタイズ送信開始後、定期的にアドバタイズとスキャンとを繰り返す。そして、信号変換器１０は、スキャンを開始する（Ｓ１０４）。信号変換器１０によるスキャン中に、検出器２０から送信された第２アドバタイズ信号を受信すると（Ｓ１０５）、第１秘密鍵５１を用いて、接続情報を復号する（Ｓ１０６）。そして、復号した接続情報を用いて、ペアリング部１０３は、検出器２０のペアリング部２０６との間でペアリング処理を行う（Ｓ１０７、Ｓ２０９、ペアリングステップ）。

【0040】

（ペアリング処理の詳細）
次に、図４を参照して、信号変換器１０と検出器２０との間におけるペアリング処理の流れについて説明する。図４は、ペアリング処理の流れを示すシーケンス図である。

【0041】

図４に示すように、ペアリング処理では、まず、信号変換器１０で受信した第２アドバタイズ信号に、自器の変換器ＩＤが含まれていることを確認する。そして、変換器ＩＤが含まれていることを確認できると、ペアリング部１０３は、当該第２アドバタイズ信号の送信元にペアリング要求を行う（Ｓ３０１）。ペアリング要求を受信した検出器２０のペアリング部２０６は、信号変換器１０のペアリング部１０３に対し、接続情報を要求する（Ｓ３０２）。接続情報の要求を受けたペアリング部１０３は、ステップＳ１０６で復号した接続情報をペアリング部２０６に送信する（Ｓ３０３）。ペアリング部２０６は、ペアリング部１０３から送信された接続情報が正しいものであることが確認できると、ペアリング部１０３との間でペアリングを行う（Ｓ３０４）。すなわち、信号変換器１０と検出器２０とがペアリングされる。このペアリング方式は、いわゆるPasskey Entryと呼ばれる方式であり、上記接続情報がPasskeyに対応する。

【0042】

なお、検出器２０において、第２アドバタイズ信号生成部２０４は、生成するごとに異なる内容の接続情報を生成する場合、検出器２０は、信号変換器１０から最新の接続情報を用いたペアリング要求を受信した場合のみ、信号変換器１０とペアリングを行うものであってよい。これにより、最新の接続情報のみが有効となるので、セキュリティを高めることができる。

【0043】

以上が、通信システム１における処理の流れである。

【0044】

なお、信号変換器１０および検出器２０におけるアドバタイズとスキャンは、交互に繰り返し行われてもよいし、アドバタイズとスキャンとを並行して行ってもよい。また、信号変換器１０におけるアドバタイズとスキャンとの間隔と、検出器２０におけるアドバタイズとスキャンとの間隔とは異なるものであってよい。これにより、信号変換器１０と検出器２０とのアドバタイズとスキャンの間隔が一致し、信号変換器１０から送信された第１アドバタイズ信号を検出器２０で受信できない、または、検出器２０から送信された第２アドバタイズ信号を信号変換器１０で受信できない、というおそれを減らすことができる。

【0045】

以上のように、通信システム１によれば、検出器２０は、予め格納されている第２公開鍵６２を用いて復号した署名情報３１を用いることにより、信号変換器１０の正当性を検証する。検証の結果、正当であった信号変換器１０に対し、信号変換器１０とのペアリングに用いる接続情報を、第１公開鍵５２で暗号化して送信する。接続情報を復号するための第１秘密鍵５１は、信号変換器１０のみが有している。よって、検出器２０は、信号変換器１０から接続情報を用いたペアリング要求を受信した場合、ペアリング要求の送信元である信号変換器１０は、接続相手機器として正当な機器であることを認識できる。これにより、信号変換器１０と検出器２０とのペアリングを、適切な相手機器とセキュリティを担保した状態で、人の手を介することなく実現できる。

【0046】

なお、ＢＬＥ５．０以降では、アドバタイズデータ長が２５５バイトまで拡張されている。また、第１アドバタイズ信号、第２アドバタイズ信号に含める情報（署名情報３１、第２公開鍵６２、接続情報、変換器ＩＤ等）に楕円曲線暗号方式（ＥＣＣ）を用いると、データ長を短くすることができる。これにより、十分な暗号強度を持たせて、アドバタイズデータ長の制限内に収めたアドバタイズ信号を生成することができる。

【0047】

また、上述した実施形態では、ペアリング開始操作を受け付けた後、ペアリングモードへの移行、すなわちアドバタイズおよびスキャンを開始していた。本発明はこれに限られるものではない。例えば、信号変換器１０および検出器２０ともに、電源が投入された時点で、ペアリングモードに遷移してもよい。すなわち、電源が投入された時点で、信号変換器１０は、図３に示すステップＳ１０３の処理に入ってよく、検出器２０は、ステップＳ２０２の処理に入ってよい。これにより、検出器２０の設置場所が、信号変換器１０とは離れていたとしても、検出器２０の電源を投入するのみで、信号変換器１０とのペアリングを、セキュリティを担保しつつ、実現できる。また、信号変換器１０の電源が入った状態であれば、検出器２０の電源を入れるのみで、信号変換器１０と検出器２０とのペアリングを実現できる。よって、例えば、信号変換器１０が稼働中、すなわち、他の検出器２０とペアリング済みの場合であっても、今回ペアリング対象となる検出器２０の電源を投入するのみで、信号変換器１０とのペアリングを実現できる。ただし、これは、信号変換器１０、すなわち親機が１台の場合に限られる。

【0048】

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0049】

本実施形態では、通信システム１Ａとして、第１機器にモバイル端末、第２機器にセンサを用いる場合の例を説明する。

【0050】

図５に、本実施形態に係る通信システム１Ａの概要を示す。通信システム１Ａは、モバイル端末５０とセンサ６０とがＢＬＥにより互いに無線通信を行うものである。

【0051】

図６は、通信システム１Ａの要部構成を示す機能ブロック図である。図６に示すように、機能的には、上述した通信システム１に含まれる信号変換器１０および検出器２０と同様である。すなわち、信号変換器１０がモバイル端末５０に対応し、検出器２０がセンサ６０に対応する。

【0052】

署名サーバ７０は、モバイル端末５０からの指示に基づき、モバイル端末５０を識別する端末ＩＤを含む署名情報を、第２秘密鍵６１を用いて生成するものである。モバイル端末５０からの指示に基づき署名情報を生成する点で、上述した生産治具３０とは異なるが、機能的には同様の処理を行うものである。

【0053】

図７は、通信システム１Ａにおける処理の流れを示すシーケンス図である。図７に示すように、通信システム１Ａにおいては、まず、モバイル端末５０でペアリング開始操作を受け付ける（Ｓ５０１）。ペアリング開始操作を受け付けたモバイル端末５０は、自端末の端末ＩＤを読み出し（Ｓ５０２）、端末ＩＤとともに、署名情報の生成依頼を署名サーバ７０に送信する（Ｓ５０３）。モバイル端末５０では、自端末で実行されるアプリケーションにより、署名情報を生成依頼が可能となる構成であってもよい。アプリケーションでは、署名サーバ７０にログインすることで、上述した署名の生成依頼が行えるものであってよい。この場合、ログインにあたり、ユーザＩＤおよびパスワードの入力が求められてもよい。

【0054】

署名情報の生成依頼を受信した署名サーバ７０は、端末ＩＤと第２秘密鍵６１とを用いて署名情報を生成する（Ｓ７０１）。そして、生成した署名情報３１をモバイル端末５０に送信する。署名サーバ７０から署名情報３１を受信した、モバイル端末５０は、端末ＩＤ、第１公開鍵５２、および署名情報３１を含む第１アドバタイズ信号を生成する。

【0055】

一方、センサ６０では、ペアリング開始操作を受けつけると（Ｓ６０１）、スキャンを開始する（Ｓ６０２）。

【0056】

以降は、上記で図３を用いて説明したステップＳ２０３以降の流れと同じである。すなわち、センサ６０によるスキャン中に、モバイル端末５０から送信された第１アドバタイズ信号を受信すると（Ｓ６０３）、検証部２０３は、第２公開鍵６２を用いて、第１アドバタイズ信号に含まれる署名情報３１の正当性を検証する（Ｓ６０４）。署名情報３１が正当であれば（Ｓ６０５でＹＥＳ）、第２アドバタイズ信号生成部２０４は、第２アドバタイズ信号を生成する（Ｓ６０７）。上述したように、第２アドバタイズ信号には、暗号化された接続情報、および端末ＩＤが含まれる。そして、第２送信部２０５は、第２アドバタイズ信号のアドバタイズ送信を開始する（Ｓ６０８）。

【0057】

モバイル端末５０は、第１アドバタイズ信号のアドバタイズ送信開始後、定期的にアドバタイズとスキャンとを繰り返す。そして、スキャン中（Ｓ５０６）に、センサ６０から送信された第２アドバタイズ信号を受信すると（Ｓ５０７）、第１秘密鍵５１を用いて、接続情報を復号する（Ｓ５０８）。そして、復号した接続情報を用いて、ペアリング部１０３は、センサ６０のペアリング部２０６との間でペアリング処理を行う（Ｓ５０９、Ｓ６０９）。

【0058】

ペアリング処理の内容は、上記図４で説明した内容と同様である。

【0059】

以上のように、第１機器としてモバイル端末５０、第２機器としてセンサ６０を用いる場合でも、モバイル端末５０とセンサ６０とのペアリングを、セキュリティを担保した状態で、ユーザの手を煩わすことなく実現できる。

【0060】

〔ソフトウェアによる実現例〕
通信システム１に含まれる信号変換器１０および検出器２０（以下、「各装置」と呼ぶ）の機能は、当該各装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該各装置の各制御ブロック（特に第１アドバタイズ信号生成部１０１、ペアリング部１０３、検証部２０３、第２アドバタイズ信号生成部２０４、ペアリング部２０６）としてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

【0061】

この場合、上記各装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

【0062】

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

【0063】

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

【0064】

また、上記各実施形態で説明した各処理は、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）に実行させてもよい。この場合、ＡＩは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置（例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等）で動作するものであってもよい。

【0065】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る通信システムは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈにより互いに通信可能に接続する第１機器および第２機器を含む通信システムであって、前記第１機器は、公開鍵暗号方式の第１公開鍵および第１秘密鍵を有し、前記第１機器を特定する特定情報が公開鍵暗号方式の第２秘密鍵を用いて生成された署名情報と、前記第１機器を識別する識別信号と、前記第１公開鍵とを含む第１アドバタイズ信号を送信する第１送信部を備え、前記第２機器は、前記第１アドバタイズ信号を受信する受信部と、予め格納されている、公開鍵暗号方式の第２公開鍵を用いて、受信した前記第１アドバタイズ信号に含まれる前記署名情報の正当性を検証する検証部と、前記検証部による検証結果が正当であった場合、接続情報を生成する生成部と、前記第１公開鍵により暗号化した前記接続情報を含む第２アドバタイズ信号を送信する第２送信部と、を備え、さらに、前記第１機器は、前記第１秘密鍵を用いて前記第２アドバタイズ信号に含まれる前記接続情報を復号し、復号した前記接続情報を用いて、前記第２機器とのペアリングを行うペアリング部を備える。

【0066】

前記の構成によれば、第２機器は、予め格納されている第２公開鍵を用いて、署名情報の正当性を検証できる。そして、検証の結果、正当であれば、第１機器に対し、第１機器とのペアリングに用いる接続情報を、第１公開鍵で暗号化して送信する。接続情報を復号するための第１秘密鍵は、第１機器のみが有している。よって、第２機器は、第１機器から接続情報を用いたペアリング要求を受信した場合、ペアリング要求の送信元である第１機器は、接続相手機器として正当な機器であることが認識できる。これにより、第１機器と第２機器とのペアリングを、適切な相手機器とセキュリティを担保した状態で、人の手を介することなく実現できる。

【0067】

本発明の態様２に係る通信システムは、前記態様１において、前記署名情報は、前記第１機器とは異なる署名情報生成機器により生成される。前記の構成によれば、署名情報は、第１機器とは異なる署名情報生成機器により生成されるので、第１機器に第２秘密鍵を格納しておく必要がない。よって、第１機器が盗まれる等された場合でも、第２秘密鍵が漏洩するおそれを抑制できる。

【0068】

本発明の態様３に係る通信システムは、前記態様１または２において、前記生成部は、生成するごとに異なる内容の前記接続情報を生成し、前記第２機器は、前記第１機器から最新の前記接続情報を用いてペアリング要求を受信した場合のみ、前記第１機器とペアリングを行う。前記の構成によれば、最新の接続情報のみが有効となるので、セキュリティを高めることができる。

【0069】

本発明の態様４に係る通信システムは、前記態様１～３の何れかにおいて、前記第１機器および前記第２機器は、アドバタイズとスキャンとを交互に実施し、前記第１機器のアドバタイズとスキャンとの間隔と、前記第２機器のアドバタイズとスキャンとの間隔とは異なる。前記の構成によれば、第１機器と第２機器とのアドバタイズとスキャンの間隔が一致し、第１機器から送信されたアドバタイズ信号を第２機器で受信できない、または、第２機器から送信されたアドバタイズ信号を第１機器で受信できない、というおそれを減らすことができる。

【0070】

本発明の態様５に係る通信システムは、前記態様１～４の何れかにおいて、前記第１機器および前記第２機器の少なくとも何れかは、アドバタイズとスキャンとを並行して行う。前記の構成によれば、第１機器から送信されたアドバタイズ信号を第２機器で受信できない、または、第２機器から送信されたアドバタイズ信号を第１機器で受信できない、というおそれを減らすことができる。

【0071】

本発明の態様６に係る通信システムは、前記態様１～５の何れかにおいて、前記第２機器は、水中で用いられる水中機器であり、前記第１機器は、前記水質機器により得られたデータの信号変換器である。水中で使用される機器の場合、人の手で直接操作すること、データを表示して人が確認すること等が難しい。前記の構成によれば、水中機器と信号変換器とを、人の手を介することなく、セキュリティを担保した状態で、ペアリングできる。

【0072】

本発明の態様７に係る通信システムの制御方法は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈにより通信可能に接続する第１機器および第２機器を含む通信システムの制御方法であって、前記第１機器は、公開鍵暗号方式の第１公開鍵および第１秘密鍵を有し、前記第１機器において、前記第１機器を特定する特定情報が公開鍵暗号方式の第２秘密鍵を用いて生成された署名情報と、前記第１機器を識別する識別信号と、前記第１公開鍵とを含む第１アドバタイズ信号を送信する第１送信ステップと、前記第２機器において、前記第１アドバタイズ信号を受信する受信ステップと、予め格納されている、公開鍵暗号方式の第２公開鍵を用いて、受信した前記第１アドバタイズ信号に含まれる前記署名情報の正当性を検証する検証ステップと、前記検証ステップでの検証結果が正であった場合、接続情報を生成する生成ステップと、前記第１公開鍵により暗号化した前記接続情報を含む第２アドバタイズ信号を送信する第２送信ステップと、を含み、さらに、前記第１機器において、前記第１秘密鍵を用いて前記第２アドバタイズ信号に含まれる前記接続情報を復号し、復号した前記接続情報を用いて、前記第２機器とのペアリングを行うペアリングステップとを含む。

【0073】

本発明の各態様に係る通信システムは、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを前記通信システムが備える各部（ソフトウェア要素）として動作させることにより前記通信システムをコンピュータにて実現させる通信システムの制御プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。

【0074】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

【符号の説明】

【0075】

１、１Ａ 通信システム
１０ 信号変換器
１０１ 第１アドバタイズ信号生成部
１０２ 第１送信部
１０３ ペアリング部
１０４ 記憶部
２０ 検出器
２０１ 受信部
２０３ 検証部
２０４ 第２アドバタイズ信号生成部
２０５ 第２送信部
２０６ ペアリング部
２０７ 記憶部
３０ 生産治具（署名情報生成機器）
５０ モバイル端末
６０ センサ
７０ 署名サーバ

【要約】

【課題】手間、機器の改良等を必要とすることなく、安全にペアリングを可能とする。
【解決手段】通信システム（１）は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）により互いに通信可能に接続する第１機器および第２機器を含み、第１機器は、公開鍵暗号方式の第１公開鍵および第１秘密鍵を有し、第２秘密鍵を用いて生成された署名情報と識別信号と第１公開鍵とを含む第１アドバタイズ信号を送信する第１送信部（１０２）を備え、第２機器は、第１アドバタイズ信号を受信する受信部（２０１）と、第２公開鍵を用いて署名情報の正当性を検証する検証部（２０３）と、接続情報を生成する第２アドバタイズ信号生成部（２０４）と、第２アドバタイズ信号を送信する第２送信部（２０５）とを備え、さらに、第１機器は、接続情報を用いて第２機器とのペアリングを行うペアリング部（１０３）を備える。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】