JP6241764B2 - 認証方法および認証システム - Google Patents

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Description

本開示は、安全に機器とコントローラを接続することを可能とする認証システムに関する。
近年、家庭内の家電やAV機器がネットワークに接続し、そこからクラウドに収集される各種履歴情報を用いたサービスが期待されている。このとき、家庭内にコントローラを設置し、家電機器からメーカサーバへの履歴情報の送信はコントローラが中継して行う。このコントローラと家電機器の接続を安全に設定することで、家庭内の通信を制御し、無線通信における情報の漏洩やなりすましによる家庭内のネットワークへの接続を防止する。
このため、従来、Wi−Fiアライアンスでは、Wi−Fi Protected Setupとよばれる機器間の接続を容易に行えるようにするための規格を策定している(非特許文献1)。しかしながら、Wi−Fiの無線接続では、コントローラに相当するアクセスポイントの機器と家電機器間において、機器の相互接続性を保証しているだけであり、接続相手が正当な機器であるかは認証しない。
従来、機器の正当性を認証するために、公開鍵認証基盤(PKI:Public Key Infrastructure)を用いることが知られている(非特許文献2)。PKIに基づく認証は、エンティティ(家電機器やコントローラ)が秘密鍵と認証局から発行された公開鍵証明書を持っていることを認証することで機器の正当性を保証する。公開鍵証明書は秘密鍵の漏洩などが発生すると、公開鍵証明書を使った不正を防止するために、公開鍵証明書の失効が必要となる。公開鍵証明書の失効の手段としては証明書の失効リストであるCRL(Certificate Revocation List)が代表される(非特許文献2)。CRLとは失効した公開鍵証明書のリストであり、失効した公開鍵証明書のIDなどに、公開鍵証明書を発行した認証局が署名をつけて配布する。家電機器やコントローラのエンティティは、接続する他のエンティティの公開鍵証明書がCRLに記載されていないかを検証する。そのため、CRLは最新のCRLを用いる必要がある。
Wi−Fi Alliance、"Wi−Fi CERTIFIED Wi−Fi Protected Setup: Easing the User Experience for Home and Small Office Wi−FiR Networks (2010)"、[online]、2010年12月、[2014年6月24日検索]、インターネット<URL:http://www.wi−fi.org/ja/file/wi−fi−certified−wi−fi−protected−setup%E2%84%A2−easing−the−user−experience−for−home−and−small−office−wi> 宮地充子/菊池浩明編著、「IT Text 情報セキュリティ」、オーム社、2003年10月 National Security Agency、"Suite B Implementer‘s Guide to FIPS 186−3 (ECDSA)"、[online]、2010年2月3日、[2014年6月24日検索]、インターネット<URL:http://www.nsa.gov/ia/_files/ecdsa.pdf Elaine Barker、他3名、NIST Special Publication 800−56A Revision2、"Recommendation for Pair−Wise Key−Establishment Schemes Using Discrete Logarithm Cryptography"、[online]、2013年5月13日、National Institute of Standards and Technology、[2014年6月24日検索]、インターネット<URL:http://nvlpubs.nist.gov/nistpubs/SpecialPublications/NIST.SP.800−56Ar2.pdf> D.Forsberg、他4名、RFC5191、"Protocol for Carrying Authentication for Network Access (PANA)"、[online]、2008年5月、Internet Engineering Task Force、[2014年6月24日検索]、インターネット<URL:http://www.rfc−editor.org/rfc/pdfrfc/rfc5191.txt.pdf>
上記、従来の認証システムでは更なる改善が必要とされていた。
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る認証システムは、第1のサーバと第1のネットワークで接続する第1のコントローラと、第2のサーバと第2のネットワークで接続する第2のコントローラと、第1のコントローラおよび第2のコントローラと接続する機器を含み、第1のコントローラと機器との間、または第2のコントローラと機器との間の認証を行う家庭内の機器の認証システムであって、機器は、第1のコントローラから第1の証明書失効リストを取得し、第2のコントローラから第2の証明書失効リストを取得する認証部を備え、前記第1の証明書失効リストと前記第2の証明書失効リストは、前記認証システムを構成する前記第1のコントローラ、前記第2のコントローラ、および前記機器の証明書に関する失効リストであり、認証部は、第1の証明書失効リストの次回発行日を第1の時刻情報として取得し、第2の証明書失効リストから発行日を第2の時刻情報として取得し、取得された第1の時刻情報と第2の時刻情報とを比較することで、第1のコントローラが不正であるか否かを判断する。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示によれば、認証システムの更なる改善を実現できる。
実施の形態1における認証システムの全体構成図である。 実施の形態1におけるコントローラの構成図である。 実施の形態1におけるコントローラの接続機器管理テーブルの一例を示す図である。 実施の形態1における公開鍵証明書の一例を示す図である。 実施の形態1におけるCRLの一例を示す図である。 実施の形態1における機器の構成図である。 実施の形態1における機器の接続コントローラ管理テーブルの一例を示す図である。 実施の形態1におけるメーカサーバの構成図である。 実施の形態1におけるメーカサーバの機器情報管理テーブルの一例を示す図である。 実施の形態1におけるポータルサーバの構成図である。 実施の形態1における機器登録時のシーケンス図である。 実施の形態1における機器登録時のシーケンス図である。 実施の形態1におけるメーカサーバのCRL更新時のシーケンス図である。 実施の形態1における機器のCRL更新時のシーケンス図である。 実施の形態1における機器のCRL更新時のシーケンス図である。 実施の形態1における機器のCRL更新時のシーケンス図である。 実施の形態2における機器登録時のシーケンス図である。 実施の形態2における機器登録時のシーケンス図である。 実施の形態2における機器登録時のシーケンス図である。 実施の形態2における機器の接続コントローラ管理テーブルの一例を示す図である。 実施の形態2におけるコントローラの接続機器管理テーブルの一例を示す図である。 実施の形態2における機器履歴情報の送信処理時のシーケンス図である。
(本開示の基礎となった知見)
家電機器が一つのコントローラとのみ接続する場合、家電機器はCRLをコントローラ経由で取得する。このとき、コントローラが不正機器であった場合、公開鍵証明書がCRLに記載されていても、コントローラがコントローラの公開鍵証明書が記載されているCRLを家電機器に配布しない限り、家電機器はコントローラを正当な機器として認証してしまう。
以上の考察に基づき、本発明者らは本開示の各態様を想到するに至った。
本開示の一実施態様の認証システムは、第1のサーバと第1のネットワークで接続する第1のコントローラと、第2のサーバと第2のネットワークで接続する第2のコントローラと、第1のコントローラおよび第2のコントローラと接続する機器とを含み、第1のコントローラと機器との間、または第2のコントローラと機器との間の認証を行う家庭内の機器の認証システムであって、機器は、第1のコントローラから第1の証明書失効リストを取得し、第2のコントローラから第2の証明書失効リストを取得する認証部を備え、前記第1の証明書失効リストと前記第2の証明書失効リストは、前記認証システムを構成する前記第1のコントローラ、前記第2のコントローラ、および前記機器の証明書に関する失効リストであり、認証部は、第1の証明書失効リストの次回発行日を第1の時刻情報として取得し、第2の証明書失効リストから発行日を第2の時刻情報として取得し、取得された第1の時刻情報と第2の時刻情報とを比較することで、第1のコントローラが不正であるか否かを判断することを特徴とする。
これにより、1つのコントローラと接続する機器は、当該コントローラが不正コントローラの場合、CRLが更新できなかったが、複数のネットワークを経由してCRLを取得し、更新ができる。CRLを更新可能とすることで、不正なコントローラとの接続を防止でき、正規のコントローラと機器間で安全に接続することができる。
さらに、本開示の一実施態様の認証システムにおける認証部は、第1の時刻情報が第2の時刻情報以前である場合、第1のコントローラが不正であると判断することを特徴とする。
さらに、本開示の一実施態様の認証システムにおける認証部は、第1のコントローラが不正であると判断した場合、第1のコントローラとの接続を停止することを特徴とする。
さらに、本開示の一実施態様の認証システムにおける認証部は、第1のコントローラが不正であると判断した場合、第2のコントローラに第1のコントローラが不正であると通知することを特徴とする。
さらに、本開示の一実施態様の認証システムは、第1のサーバまたは第2のサーバの一方が、コンテンツを配信するコンテンツサーバであることを特徴とする。
さらに、本開示の一実施態様の認証システムは、第1のサーバまたは第2のサーバの他方が、電力会社のサービスサーバであることを特徴とする。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態に係る認証システムについて説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示す。つまり、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、本開示の一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本開示は、請求の範囲の記載に基づいて特定される。したがって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素は、本開示の課題を達成するために必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成する構成要素として説明される。
(実施の形態1)
1.システムの構成
ここでは、本開示の実施の形態として、本開示に関わる認証システム10について図面を参照しながら説明する。
1.1認証システム10の全体構成
図1は、本開示に係る認証システム10の全体構成を示す図である。認証システム10は、コントローラ100、機器200、サーバ300、ポータルサーバ400から構成される。コントローラ100a〜bは、機器を制御する機能を持った機器である。また、コントローラ100a〜bは、サーバと接続し、サーバへ家電履歴の情報の送信や、サーバから制御依頼を受信し、家電機器を制御するなどの機能を持つ。機器200a〜cは、テレビやレコーダー、エアコン、冷蔵庫、蓄電池など、機器履歴情報を収集する家電機器や住宅設備機器である。サーバ300a〜cはコンテンツを配信するコンテンツサーバや家電機器を製造するメーカサーバ、サービスを提供するサービスプロバイダのサービスサーバである。具体的な一例として、家庭内の機器の履歴情報がコントローラに送信され、コントローラは機器の履歴情報をメーカサーバに送信する。また、サービスサーバが電力会社としたとき、電力会社から家庭のスマートメータ(図示しない)を経由してコントローラに接続する。コントローラは電力会社からの電力情報を基に、家庭内の機器を制御し、家庭内の電力消費を抑える。
1.2コントローラ100の構成
図2は、コントローラ100aの構成図である。コントローラ100aは、機器管理部101、機器情報保持部102、認証処理部103、認証情報保持部104、通信部105から構成される。コントローラ100bも同様の構成である。
機器管理部101は、コントローラに接続される機器を管理する。機器からの接続依頼があった場合、機器管理部101は、機器から受信した公開鍵証明書を認証処理部103に送信し、認証処理を依頼する。機器管理部101は、認証処理部103から認証結果を受信する。認証成功の場合、機器管理部101は、機器情報保持部102で保持する接続機器管理テーブルに機器IDと証明書のIDを登録する。
機器情報保持部102は、コントローラに接続する機器の情報を管理する。図3は機器情報保持部102がもつ機器情報管理テーブルの一例を示した図である。機器情報管理テーブルは機器IDと、機器がもつ公開鍵証明書の証明書IDを記録する。
認証処理部103は、機器との認証処理を行う。また、認証処理部103は、機器管理部101から機器の公開鍵証明書とともに認証依頼を受けると、認証情報保持部104に記録されているCRLを取得し、機器の公開鍵証明書の証明書IDがCRLに記載されているかを検証する。また、認証処理部103は、公開鍵証明書の署名を認証局であるポータルサーバの公開鍵(図示しない)を用いて検証する。また、認証処理部103は、乱数を生成し、機器に乱数を送信する。認証処理部103は、機器から受信した乱数の署名を検証する。いずれの検証においても失敗した場合、認証処理部103は、機器が不正機器であると判断する。
認証情報保持部104は、秘密鍵と公開鍵証明書の鍵ペアやCRLを持つ。秘密鍵と公開鍵証明書やCRLは、出荷時に認証情報保持部104に埋め込まれる。図4は公開鍵証明書の構成の一例を示す図である。公開鍵証明書は、バージョン、発行者、有効期間の開始と終了、証明書ID、認証局であるポータルサーバの署名から構成される。図5はCRLの構成の一例を示す図である。CRLは、CRLバージョン、発行者、発行日、次回発行日、失効した証明書ID、認証局であるポータルサーバの署名から構成される。ここで証明書IDは一つに限定するわけではなく、複数の証明書IDがあってもよい。
通信部105は、機器200やメーカサーバ300aやサービスサーバ300bとの通信を行う。通信部105は、サーバとの通信ではSSL(Secure Socket Layer)通信を行う。SSL通信に必要な証明書は通信部105で記録する。
1.3機器200の構成
図6は、機器200の構成図である。機器200は、機器管理部201、機器履歴保持部202、機器情報保持部203、認証処理部204、認証情報保持部205、通信部206から構成される。
機器管理部201は、起動時に、コントローラ100に接続依頼を送信する。コントローラと接続せずに、コンテンツサーバ300cと接続する場合には、通信部206は、コンテンツサーバ300cとの間でSSL通信を実行する。機器管理部201は、コントローラから公開鍵証明書を受信すると、認証処理部204に認証依頼を送信する。機器管理部201は、認証処理部204から認証結果を受信する。認証成功の場合、機器管理部201は、機器情報保持部203で保持する接続コントローラ管理テーブルにコントローラIDと証明書のIDを登録する。また、機器管理部201は、機器履歴保持部202で記録している機器履歴を、定期的または非定期に、コントローラ経由でサーバへ送信する。なお、コンテンツサーバと直接接続している場合は、コントローラを経由せずにサーバへ送信する。
機器履歴保持部202は、機器の動作履歴を取得し、記録する。
機器情報保持部203は、機器に接続するコントローラ100の情報を管理する。図7は機器情報保持部203がもつ接続コントローラ管理テーブルの一例を示した図である。接続コントローラ管理テーブルはコントローラIDと、コントローラがもつ公開鍵証明書の証明書IDを記録する。
認証処理部204は、コントローラとの認証処理を行う。また、認証処理部204は、機器管理部201から公開鍵証明書とともに認証依頼を受けると、認証情報保持部205に記録されているCRLを取得し、コントローラの公開鍵証明書の証明書IDがCRLに記載されているかを検証する。また、認証処理部204は、公開鍵証明書の署名を認証局であるポータルサーバの公開鍵(図示しない)を用いて検証する。また、認証処理部204は、乱数を生成し、コントローラに乱数を送信する。認証処理部204は、コントローラから受信した乱数の署名を検証する。いずれの検証においても失敗した場合、認証処理部204は、コントローラが不正機器であると判断する。
認証情報保持部205は、秘密鍵と公開鍵証明書の鍵ペアやCRLを持つ。秘密鍵と公開鍵証明書の鍵ペアやCRLは、機器の出荷時に認証情報保持部205に埋め込まれる。公開鍵証明書やCRLはコントローラが持つ公開鍵証明書やCRLと同じ構成であるのでここでの説明は省略する。
通信部206は、コントローラ100やコンテンツサーバ300との通信を行う。通信部206は、コンテンツサーバとの通信ではSSL(Secure Socket Layer)通信を行う。SSL通信に必要な証明書は通信部206で記録する。
1.4メーカサーバ300aの構成
図8は、メーカサーバ300aの構成図である。メーカサーバ300aは、機器情報管理部301、機器情報保持部302、CRL管理部303、CRL保持部304、通信部305から構成される。サービスサーバ300bも同様の構成である。
機器情報管理部301は、機器情報保持部302を制御し、コントローラと機器の紐付けや接続するコントローラや機器のIDや証明書ID、機器の履歴を管理する。また、機器情報管理部301は、機器やコントローラの不正を検出した場合、当該機器やコントローラの証明書IDをポータルサーバに通知し、CRLの発行依頼を行う。機器情報管理部301は、CRLを更新した場合、CRL管理部303にCRLを送信する。
機器情報保持部302は、コントローラや機器のIDや証明書のID、機器の履歴を記録する。図9は、機器情報管理テーブルの一例を示した図である。コントローラのIDであるコントローラID1には機器ID1から機器ID3の機器が接続していることを表している。また、コントローラの証明書IDと機器の証明書IDも記録している。機器ID1の履歴情報は履歴情報1に記録されていることを表している。
CRL管理部303は、CRL保持部304を制御し、機器情報管理部301からCRLを受信した場合、CRL保持部304のCRLを更新する。
CRL保持部304は、CRLを記録する。
通信部305は、コントローラ100aおよびポータルサーバ400との通信を行う。コントローラ100aやポータルサーバ400との通信ではSSL通信を行う。SSL通信に必要な証明書は通信部305で記録する。
コンテンツサーバ300cの構成はメーカサーバ300aとの構成と異なる。コントローラを経由せずに機器と接続するため、コンテンツサーバ300cと機器間でSSL認証を実施する。また、機器情報保持部302の機器情報管理テーブルはコントローラの情報がない機器情報管理テーブルとなる。
1.5ポータルサーバ400の構成
図10は、ポータルサーバ400の構成図である。ポータルサーバ400は、CRL管理部401、CRL保持部402、暗号処理部403、暗号鍵保持部404、通信部405から構成される。
CRL管理部401は、CRL保持部402を制御し、CRLを管理する。CRL管理部401は、メーカサーバやサービスサーバなどからCRLの発行依頼を受信すると、CRLの署名以外のデータを設定し、暗号処理部403にCRLの署名生成を依頼する。CRL管理部401は、暗号処理部403から署名生成したCRLを受信し、CRL保持部402に記録する。
CRL保持部402は、発行したCRLを記録する。
暗号処理部403は、CRL管理部401から署名生成の依頼を受信すると、暗号鍵保持部404に保持する秘密鍵を用いて、CRLの署名を生成する。暗号処理部403は、CRLの署名を生成すると、CRL管理部401へ送信する。
暗号鍵保持部404は、認証局となるポータルサーバのCRL発行用の秘密鍵を保持する。
通信部405は、各サーバ300a〜cとの通信を行う。各サーバ300a〜cとの通信ではSSL通信を行う。SSL通信に必要な証明書は通信部405で記録する。
1.6認証システム10の動作
認証システム10の動作には、以下のものがある。
(1)機器からコントローラに接続し、サーバへ登録する機器登録処理
(2)メーカサーバのCRL更新する処理
(3)機器のCRLを更新する処理
以下、それぞれについて図を用いて説明する。
1.6.1機器登録処理時の動作
図11から図12は機器CがコントローラAに接続し、メーカサーバへ登録する処理のシーケンスを示す。機器Aや機器BがコントローラAに接続し、メーカサーバへ登録する処理や、機器CがコントローラBに接続し、サービスサーバに登録する処理も同様である。
(S101)機器CからコントローラAに対し、接続要求を実施する。このとき機器の機器ID、公開鍵証明書も合わせて送信する。
(S102)コントローラAが接続要求を受信した機器Cの公開鍵証明書の証明書IDが認証情報保持部で保持するCRLに記載されているかを検証する。CRLに記載されている場合、機器Cへエラーを通知して処理を終了する。
(S103)コントローラAは機器Cから受信した公開鍵証明書の署名を検証する。検証が成功しない場合、機器Cへエラーを通知して処理を終了する。このときの署名はECDSA(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm)であってもよい。ECDSAについては、非特許文献3に記載されているためここでは述べない。
(S104)コントローラAは乱数を生成し、コントローラIDと公開鍵証明書とともに機器Cへ送信する。
(S105)機器Cは接続要求を送信したコントローラAの公開鍵証明書の証明書IDが保持するCRLに記載されているかを検証する。CRLに記載されている場合、コントローラAへエラーを通知して処理を終了する。
(S106)機器CはコントローラAから受信した公開鍵証明書の署名を検証する。検証が失敗した場合、コントローラAへエラーを通知して処理を終了する。
(S107)機器CはコントローラAから受信した乱数と機器Cの秘密鍵から署名を生成する。
(S108)機器Cは乱数を生成し、S107で生成した署名とともにコントローラAへ送信する。
(S109)コントローラAは署名と乱数を受信し、S101で受信した公開鍵証明書を用いて署名の検証を行う。署名の検証が成功しない場合、機器Cへエラーを通知して処理を終了する。
(S110)コントローラAはS109で受信した乱数とコントローラA秘密鍵から署名を生成し、署名を機器Aへ送信する。
(S111)機器Cは署名を受信し、S104で受信した公開鍵証明書を用いて署名の検証を行う。署名の検証が成功しない場合、コントローラAへエラーを通知して処理を終了する。
(S112)機器CはS111で検証が成功した場合、コントローラを接続コントローラ管理テーブルに登録する。
(S113)コントローラAはコントローラIDと証明書ID、S109で検証が成功した機器の機器IDと証明書IDをメーカサーバに送信し、機器の機器IDと証明書IDを接続機器管理テーブルに登録する。
(S114)メーカサーバはコントローラAからコントローラAのコントローラIDと証明書ID、機器Cの機器IDと証明書IDを受信すると、機器情報管理テーブルに登録する。
1.6.2メーカサーバのCRL更新する処理時の動作
図13に、メーカサーバのCRLを更新するシーケンスを示す。
(S121)メーカサーバは不正機器を検出する。具体的な一例として、同じ証明書IDの複数のコントローラがメーカサーバに接続していることを検出した場合や、同じ証明書IDの複数の機器がメーカサーバに登録されたことを検出した場合などである。また、秘密鍵が漏えいしたと検出できた場合も対応する公開鍵証明書を保持する機器やコントローラを不正機器と判断する。
(S122)メーカサーバはCRLに記載の証明書IDにS201で検出した不正機器や不正コントローラの証明書IDを追加する。
(S123)メーカサーバは不正機器や不正コントローラのすべての証明書IDとともにCRL発行依頼を認証局であるポータルサーバに送信する。
(S124)ポータルサーバは受信した証明書IDからCRLを発行する。
(S125)ポータルサーバはCRLをメーカサーバへ送信する。
(S126)メーカサーバは受信したCRLをCRL保持部に記録し、最新のCRLに更新する。
上記はメーカサーバのCRLを更新する処理を一例としているが、サービスサーバやコンテンツサーバが保持するCRLを更新する処理も同様の処理である。
また、メーカサーバはS121で不正機器を検出しなくとも、次回発行日前にCRLを更新する。
1.6.3機器のCRLを更新する処理時の動作
図14から図15に、機器CのCRLをコントローラBから更新するシーケンスを示す。コントローラBから機器CのCRLを更新する処理を一例として説明するが、コントローラAから機器CのCRLを更新する処理も同様の処理である。
(S131)サービスサーバはCRLを更新後、コントローラBにCRLとともにCRLの更新処理を依頼する。
(S132)コントローラBはサービスサーバから受信したCRLへ更新する。
(S133)コントローラBは接続する機器がCRLに記載されているかを検証する。記載されている場合、サービスサーバに通知し、記載されている機器の登録を削除する。
(S134)コントローラBは接続するすべての機器にCRLとともにCRLの更新処理を依頼する。ここでは機器Cに更新処理を依頼した例を基に説明する。
(S135)機器Cは受信したCRLの署名を検証する。検証が成功しない場合、CRLの更新処理を終了する。
(S136)機器Cは接続するすべてのコントローラがCRLに記載されているかを検証する。接続するコントローラが1つでも記載されている場合、他の機器やコントローラに不正コントローラの検出を通知する。また、接続コントローラ管理テーブルの当該不正コントローラの登録を削除する。
(S137)機器CはコントローラBから受信したCRLと認証情報保持部のCRLとを比較し、矛盾があるかの検証を行う。具体的には、コントローラAから受信したCRLが記録されている場合、コントローラBから受信したCRLの発行日と、コントローラAから受信していたCRLの次回発行日を比較する。コントローラAから受信していたCRLの次回発行日がコントローラBから受信したCRLの発行日より以前の場合、コントローラAから受信していたCRLの次回発行日が過ぎていると判断し、コントローラAがCRLを更新しなかったとして、不正なコントローラとして検出する。また、コントローラAとコントローラBから受信したCRLのバージョンを比較し、CRLのバージョンが一致しない場合、CRLのバージョンが古いCRLを送信したコントローラがCRLを更新しなかったとして、不正なコントローラとして検出する。このとき、機器Cは他の機器やコントローラに不正コントローラの検出を通知する。また、接続コントローラ管理テーブルの当該不正コントローラの登録を削除する。また、コントローラAとの接続を遮断する。
(S138)機器Cは受信したCRLを認証情報保持部に記録する。
図16に、機器CのCRLをコンテンツサーバから更新するシーケンスを示す。
(S141)コンテンツサーバはCRLを更新後、機器AにCRLとともにCRLの更新処理を依頼する。
(S142)機器Cは接続するすべてのコントローラがCRLに記載されているかを検証する。接続するコントローラが1つでも記載されている場合、他の機器やコントローラ、コンテンツサーバに不正コントローラの検出を通知する。また、接続コントローラ管理テーブルの当該不正コントローラの登録を削除する。
(S143)はS137の処理と同様のため省略する。
(S144)はS138の処理と同様のため省略する。
1.7実施の形態1の効果
1つのコントローラと接続する機器は、当該コントローラが不正コントローラの場合、CRLが更新できなかった。実施の形態1では、機器が複数のコントローラからCRLを受信している。これにより、複数のネットワークを経由してCRLを取得し、更新ができる。CRLを更新可能とすることで、不正なコントローラとの接続を防止でき、正規のコントローラと機器間で安全に接続することができる。
(実施の形態2)
2.システムの構成
ここでは、本開示の実施の形態として、本開示に関わる認証システム11について図面を参照しながら説明する。
実施の形態2における認証システム11では、コントローラと機器間で認証後、通信用の暗号鍵を共有し、暗号通信で機器の履歴情報をサーバへ送信する。
2.1認証システム11の全体構成
実施の形態2の認証システム11の全体構成は実施の形態1と同様であるため、ここでは省略する。実施の形態1と同様の機能を有する構成要素は、同じ符号を付して説明を省略する。
2.2認証システム11の動作
認証システム11の動作には、以下のものがある。
(1)機器からコントローラに接続し、サーバへ登録する機器登録処理
(2)メーカサーバのCRL更新する処理
(3)機器のCRLを更新する処理
(4)機器からサーバへ機器履歴情報を送信する処理
(2)、(3)の処理は実施の形態1と同様のため、ここでの説明を省略する。
以下、それぞれについて図を用いて説明する。
2.2.1機器登録処理時の動作
図17から図19は機器CがコントローラAに接続し、メーカサーバへ登録する処理のシーケンスを示す。機器Aや機器BがコントローラAに接続し、メーカサーバへ登録する処理や、機器CがコントローラBに接続し、サービスサーバに登録する処理も同様である。
(S201)から(S203)の処理は実施の形態1のS101からS103の処理と同様のため、ここでの説明を省略する。
(S204)コントローラAはコントローラIDと公開鍵証明書を機器Cへ送信する。
(S205)から(S206)の処理はS105からS106の処理と同様のため、ここでの説明を省略する。
(S207)機器CとコントローラAは、鍵交換を行う。ここでは楕円曲線暗号の鍵交換方式のECDH(Elliptic Curve Diffie−Hellman)を用いる。ECDHについては、非特許文献4に記載されているためここでは述べない。
(S208)機器CとコントローラAは、鍵交換で共有した鍵を共有鍵として設定する。
(S209)コントローラAは乱数を生成し、機器Cへ送信する。
(S210)機器CはコントローラAから乱数を受信し、共有鍵で暗号化する。
(S211)機器Cは乱数を生成し、S211で生成した暗号化乱数とともにコントローラAへ送信する。
(S212)コントローラAは暗号化乱数と乱数を受信し、暗号化乱数を共有鍵で復号し、S210で生成した乱数と一致するかの検証を行う。検証が成功しない場合、機器Cへエラーを通知して処理を終了する。
(S213)コントローラAはS212での検証が成功した場合、S212で受信した乱数を共有鍵で暗号化し、暗号化乱数を機器Cへ送信する。
(S214)機器Cは暗号化乱数を受信し、暗号化乱数を共有鍵で復号し、S211で生成した乱数と一致するかの検証を行う。検証が成功しない場合、コントローラAへエラーを通知して処理を終了する。
(S215)機器CはS214で検証が成功した場合、コントローラAを接続コントローラ管理テーブルに登録する。図20は、実施の形態2における接続コントローラ管理テーブルである。実施の形態1の接続コントローラ管理テーブルに加え、コントローラと共有した共有鍵から構成される。
(S216)コントローラAはコントローラIDと証明書ID、S212で検証が成功した機器の機器IDと証明書IDをメーカサーバに送信し、機器の機器IDと証明書IDを接続機器管理テーブルに登録する。図21は、実施の形態2における接続機器管理テーブルである。実施の形態1の接続機器管理テーブルに加え、機器と共有した共有鍵から構成される。
(S217)は実施の形態1のS114の処理と同様のため、ここでの説明は省略する。
2.2.2機器からメーカサーバへ機器履歴情報を送信する処理時の動作
図22に、機器からのメーカサーバへ機器履歴情報を送信するシーケンスを示す。なお、このアップロードは、定期的、あるいは不定期に行われる。
(S221)機器は蓄積した機器履歴情報を、共有鍵で暗号化し、機器IDとともにコントローラに送信する。
(S222)コントローラは、機器IDと暗号化された機器履歴情報を受信し、機器IDから共有鍵を検索し、共有鍵で機器履歴情報を復号する。
(S223)コントローラとメーカサーバはSSLの認証を行い、暗号通信路を確立する。
(S224)コントローラは、コントローラのIDと機器から受信した機器IDと機器履歴情報をメーカサーバへ送信する。
(S225)メーカサーバは、受信したコントローラのIDと機器IDと機器履歴情報を登録する。
2.3実施の形態2の効果
実施の形態1では、機器の認証時に鍵交換を行い、共有した鍵を用いてチャレンジレスポンス認証を行っている。共有した鍵は秘密鍵と対応する公開鍵のみから生成できるため、公開鍵証明書の公開鍵に対応する秘密鍵を持っていない場合、共有鍵が生成できず、チャレンジレスポンス認証が成功しない。これにより、秘密鍵を用いた署名生成および公開鍵を用いた署名検証を行う認証処理に比べ、認証処理を軽減することが可能となる。また機器の履歴情報を共有鍵によって暗号通信が可能になり、機器の履歴情報の漏洩を防止することができる。
3.その他変形例
なお、本開示を上記各実施の形態に基づいて説明してきたが、本開示は、上記各実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本開示に含まれる。
(1)上記実施の形態では、コントローラは機器登録処理時にサーバからCRLを取得してもよい。また、機器登録処理時以外でも定期的に取得するとしてもよい。また、CRLの次回発行日前にサーバから取得するとしてもよい。
(2)上記実施の形態では、機器はコントローラ経由でサーバと通信し、または機器はコンテンツサーバと通信し、CRLを取得しているが、これに限定するわけではなく、サーバと接続する携帯端末経由でCRLを取得するとしてもよい。携帯端末と機器間の通信はNFC(Near field communication)通信やBluetooth(登録商標)通信としてもよい。
(3)上記実施の形態では、機器がコントローラを不正であると判断した場合、他の機器やコントローラに通知しているが、さらに、通知を受信した機器やコントローラに表示機能がある場合、不正なコントローラを検出した旨の表示画面を出力するとしてもよい。また、表示画面がない場合、エラーコードの表示やランプの点滅をするとしてもよい。
これにより、不正なコントローラを持つユーザが表示を確認することが可能となり、不正なコントローラを交換することができる。
(4)上記実施の形態2では、共有鍵を用いたチャレンジレスポンス認証を行っているが、これに限定するわけではなく、RFC5191に記載されている認証方式を用いて、さらにEAP−PSKを用いるとしてもよい。
(5)上記実施の形態1では、機器登録処理時に暗号通信用の鍵を交換するとしてもよい。鍵交換方式として、DH(Diffie−Hellman)やECDHを用いるとしてもよい。
(6)上記実施の形態では、コントローラは、接続する機器の消費電力量や蓄電池の電力量、太陽光発電の発電量を表示するとしてもよい。
(7)上記実施の形態では、コントローラは、家庭に設置される分電盤であってもよい。
(8)上記実施の形態では、コントローラと機器間の通信は、Wi−Fi、特定小電力無線、電力線通信、Bluetooth(登録商標)であってもよい。
(9)上記実施の形態では、ポータルサーバが認証局として、CRLを発行しているが、これに限定するわけではなく、メーカサーバやサービスサーバ、コンテンツサーバが認証局となり、CRLを発行するとしてもよい。
(10)上記実施の形態では、不正な証明書IDすべてを含んだCRLを発行しているが、これに限定するわけではなく、メーカサーバに製造する機器のみのCRLやサービスサーバが提供するサービスに関連する機器やコントローラのCRL、コンテンツサーバと接続できる機器のみのCRLを発行するとしてもよい。さらに、メーカサーバの製造する機器の種別や製造年度ごとにCRLを発行するとしてもよい。
(11)上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAM、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。RAMまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記録されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
(12)上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、1個のシステムLSI(Large Scale Integration:大規模集積回路)から構成されているとしてもよい。システムLSIは、複数の構成部を1個のチップ上に集積して製造された超多機能LSIであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。RAMには、コンピュータプログラムが記録されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムLSIは、その機能を達成する。
また、上記の各装置を構成する構成要素の各部は、個別に1チップ化されていても良いし、一部又はすべてを含むように1チップ化されてもよい。
また、ここでは、システムLSIとしたが、集積度の違いにより、IC、LSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。
さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
(13)上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なICカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。ICカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ROM、RAMなどから構成されるコンピュータシステムである。ICカードまたはモジュールは、上記の超多機能LSIを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ICカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このICカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
(14)本開示は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
また、本開示は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、CD−ROM、MO、DVD、DVD−ROM、DVD−RAM、BD(Blu−ray(登録商標) Disc)、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号であるとしてもよい。
また、本開示は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
また、本開示は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、メモリは、上記コンピュータプログラムを記録しており、マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
また、プログラムまたはデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、またはプログラムまたはデジタル信号を、ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
(15)上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
本開示は、機器とコントローラが接続するシステムにおいて、機器が不正なコントローラと接続したとしても、複数のネットワークを経由して、CRLを取得することで、不正なコントローラを検出することができる。
10,11 認証システム
100a,100b コントローラ
101 機器管理部
102 機器情報保持部
103 認証処理部
104 認証情報保持部
105 通信部
200a,200b,200c 機器
201 機器管理部
202 機器履歴保持部
203 機器情報保持部
204 認証処理部
205 認証情報保持部
206 通信部
300a メーカサーバ
300b サービスサーバ
300c コンテンツサーバ
301 機器情報管理部
302 機器情報保持部
303 CRL管理部
304 CRL保持部
305 通信部
400 ポータルサーバ
401 CRL管理部
402 CRL保持部
403 暗号処理部
404 暗号鍵保持部

Claims (7)

  1. 第1のサーバと第1のネットワークで接続する第1のコントローラと、第2のサーバと第2のネットワークで接続する第2のコントローラと、前記第1のコントローラおよび前記第2のコントローラと接続する機器とを含み、
    前記第1のコントローラと前記機器との間、または前記第2のコントローラと前記機器との間の認証を行う家庭内の機器の認証システムにおける認証方法であって、
    前記機器が、
    前記第1のコントローラから第1の証明書失効リストを取得し、前記第2のコントローラから第2の証明書失効リストを取得する認証ステップを含み、
    前記第1の証明書失効リストと前記第2の証明書失効リストは、前記認証システムを構成する前記第1のコントローラ、前記第2のコントローラ、および前記機器の証明書に関する失効リストであり、
    前記認証ステップは、第1の証明書失効リストの次回発行日を第1の時刻情報として取得し、前記第2の証明書失効リストの発行日を第2の時刻情報として取得し、取得された前記第1の時刻情報と前記第2の時刻情報とを比較することで、前記第1のコントローラが不正であるか否かを判断する
    ことを特徴とする認証方法。
  2. 前記認証ステップは、前記第1の時刻情報が前記第2の時刻情報以前である場合、前記第1のコントローラが不正であると判断する
    ことを特徴とする請求項1に記載の認証方法。
  3. 前記認証ステップは、前記第1のコントローラが不正であると判断した場合、前記第1のコントローラとの接続を停止する
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の認証方法。
  4. 前記認証ステップは、前記第1のコントローラが不正であると判断した場合、前記第2のコントローラに前記第1のコントローラが不正であると通知する
    ことを特徴とする請求項1、2または3に記載の認証方法。
  5. 前記第1のサーバまたは前記第2のサーバの一方が、コンテンツを配信するコンテンツサーバである請求項1〜4の何れかに記載の認証方法。
  6. 前記第1のサーバまたは前記第2のサーバの他方が、電力会社のサービスサーバである請求項5に記載の認証方法。
  7. 第1のサーバと第1のネットワークで接続する第1のコントローラと、第2のサーバと第2のネットワークで接続する第2のコントローラと、前記第1のコントローラおよび前記第2のコントローラと接続する機器とを含み、
    前記第1のコントローラと前記機器との間、または前記第2のコントローラと前記機器との間の認証を行う家庭内の機器の認証システムであって、
    前記機器は、
    前記第1のコントローラから第1の証明書失効リストを取得し、前記第2のコントローラから第2の証明書失効リストを取得する認証部を備え、
    前記第1の証明書失効リストと前記第2の証明書失効リストは、前記認証システムを構成する前記第1のコントローラ、前記第2のコントローラ、および前記機器の証明書に関する失効リストであり、
    前記認証部は、第1の証明書失効リストの次回発行日を第1の時刻情報として取得し、前記第2の証明書失効リストの発行日を第2の時刻情報として取得し、取得された前記第1の時刻情報と前記第2の時刻情報とを比較することで、前記第1のコントローラが不正であるか否かを判断する
    ことを特徴とする認証システム。
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