JP6682900B2 - 無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、無線通信システムに関する。

送信端末と受信端末とからなる通信システムにおいて、有線接続による通信と無線接続による通信とを比較した場合、有線接続よりも無線接続の方が乗っ取りやなりすましによる改ざんの可能性が高く、したがって、セキュリティの確保の面で不安がある。

無線接続の場合、例えば、図７に従来の無線通信システム１００の構成を示すように、無線送信端末５０と無線受信端末６０との間のデータの送受信は、一つの通信手段７０により行われる。ここで、通信手段とは、２．４ＧＨＺ，５ＧＨｚ等使用する周波数帯の違い、無線ＬＡＮ（Local Area Network），Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標），Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標），赤外線等、使用する無線の種類をいう。

そして、例えば、特許文献１に記載されているように、無線送信端末で送信データを暗号化し、受信端末で受信した暗号化データを復号する暗号化通信によってセキュリティを担保している。

特開平４−３５５３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された暗号化通信によれば、送信データを単に暗号化してセキュリティを担保しているだけであり、乗っ取りやなりすまし等によるデータの改ざんを防止することができない。また、乗っ取りやなりすましがあったか否かを容易に確認することができない。
したがって、送受信データの正当性を確保し、不正を検出するができる無線通信システムが要求されている。

本発明は、上記した要求に基づいてなされたものであり、送受信データの正当性を確保し、不正を検出することができる、無線通信システムを提供することを課題とする。

上記した課題を解決するため、本発明は、以下のような解決手段を提供する。

（１）本発明の第１の態様は、無線通信システムであって、同一の元データを複数の無線送信手段を用いて第１の無線データ及び第２の無線データとして各別に送信する無線送信端末と、受信した前記第１の無線データと前記第２の無線データとを照合することによって前記元データの信頼性を担保する無線受信端末と、を備えることを特徴とする。

（２）又、本発明において、前記無線受信端末が、前記複数の無線送信手段の通信速度からそれぞれの受信時間を割り出し、各受信時間以内に受信した前記第１の無線データ及び前記第２の無線データを正常であると判断することを特徴とする。

（３）又、本発明において、前記無線送信端末が、前記第１の無線データを送信する第１の無線送信手段と、前記第２の無線データを送信する第２の無線送信手段とを含み、前記第１の無線送信手段と前記第２の無線送信手段が互いに異なる周波数を使って送信することを特徴とする。

（４）又、本発明において、前記無線送信端末が、前記第１の無線データを送信する第３の無線送信手段と、前記第２の無線データを送信する第４の無線送信手段とを含み、前記第３の無線送信手段と前記第４の無線送信手段が互いに異なる無線種類を使って送信することを特徴とする。

本発明によれば、送受信データの正当性を確保し、不正を検出することができる、無線通信システムを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの構成図である。 本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの構成図である。 変形例１の動作を説明するために引用した図である。 変形例２の動作を説明するために引用した図である。 変形例３の動作を説明するために引用した図である。 変形例４の動作を説明するために引用した図である。 従来の無線通信システムの構成図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。以降の図においては、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態に係る無線通信システム１０は、無線送信端末１１と、無線受信端末１２とを備える。

無線送信端末１１は、同一の元データを複数の無線送信手段を用いて第１の無線データ及び第２の無線データとして各別に送信する。このため、無線送信手段は、元データである第１の無線データを送信する第１の無線送信手段１１１と、第２の無線データを送信する第２の無線送信手段１１２とを含む。

無線送信手段の一つの第１の無線送信手段１１１は、例えば、２．４ＧＨＺの無線周波数帯を使用する無線ＬＡＮであり、第２の無線送信手段１１２は、５ＭＨｚの無線周波数帯を使用する無線ＬＡＮである。すなわち、複数の無線送信手段１１１，１１２は、それぞれが使用する周波数帯が異なる。

一方、無線受信端末１２は、受信した第１の無線データと第２の無線データとを照合することによって元データの信頼性を担保する。このため、無線受信端末１２は、照合手段１２０を含む。

上記構成において、無線送信端末１１は、第１の無線送信手段１１１と第２の無線送信手段１１２を用い、第１の無線データ及び第２の無線データを各別に送信する。無線受信端末１２は、照合手段１２０が、第１の無線送信手段１１１により、例えば、２．４ＧＨｚの周波数帯を使用して送信された第１の無線データと、第２の無線送信手段１１２により、例えば、５ＧＨｚの周波数帯を使用して送信された第２の無線データとを各別に受信し、照合することによって、同じ送受信データであれば正当であり、異なる送受信データであれば改ざんありと判断する。

上記した本発明の第１実施形態に係る無線通信システム１０によれば、無線送信端末１１が、第１の無線送信手段１１１と第２の無線送信手段１１２の少なくとも２以上の異なる無線送信手段を用いて同じデータを送信し、無線受信端末１２が、照合手段１２０で相互のデータを照合することで、送受信データの正当性を確保して不正の検出を行うことが出来る。

なお、第１実施形態に係る無線通信システムにおいて、第１の無線送信手段１１１と第２の無線送信手段１１２は、２．４ＧＨｚと５ＧＨｚの周波数帯をそれぞれ使用するものとして説明したが、これら周波数帯に制限されず、使用する周波数帯が異なれば他の周波数帯による組み合わせでもよい。

（第２実施形態）
図２に示すように、本発明の第２実施形態に係る無線通信システム１０Ｂは、無線送信端末１１と、無線受信端末１２とを備える。

無線送信端末１１は、同一の元データを複数の無線送信手段を用いて第１の無線データ及び第２の無線データとして各別に送信する。このため、無線送信手段は、第１の無線データを送信する第３の無線送信手段１１３と、第２の無線データを送信する第４の無線送信手段１１４とを含む。

第３の無線送信手段１１３は、例えば、無線ＬＡＮを使用して無線通信を行い、第４の無線送信手段１１４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を使用して無線通信を行う。すなわち、複数の無線送信手段の一つである第３の無線送信手段１１３と第４の無線送信手段１１４は、それぞれが使用する無線の種類が異なる。

一方、無線受信端末１２は、受信した第３の無線データと第４の無線データとを照合することによって元データの信頼性を担保する。このため、無線受信端末１２は、照合手段１２０を含む。

上記構成において、無線送信端末１１は、第３の無線送信手段１１３と第４の無線送信手段１１４を用いて同じデータを各別に送信する。無線受信端末１２は、照合手段１２０が、例えば、無線ＬＡＮを使用して送信された第３の無線データと、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を使用して送信された第４の無線データとを受信し、照合することによって、同じ送受信データであれば正当であり、異なればその送受信データに改ざんありと判断する。

上記した本発明の第２本実施形態に係る無線通信システム１０によれば、無線送信端末１１が、第３の無線送信手段１１３と第４の無線送信手段１１４の少なくとも２以上の異なる通信手段を用いて同じデータを送信し、無線受信端末１２が、照合手段１２０で相互のデータを照合することで、送受信データの正当性を確保して不正の検出を行うことが出来る。

なお、第２実施形態に係る無線通信システムにおいて、第３の無線送信手段１１３と第４の無線送信手段１１４は、使用する無線種類（通信方式の種類）が無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のそれぞれを使用するものとして説明したが、これら無線の種類に制限されず、使用する無線の種類が異なれば、ＷｉＦｉ（登録商標）、赤外線等、他の無線種類による組み合わせでもよい。

以下に、第１実施形態で説明したように使用周波数による通信手段の差異があり、あるいは第２実施形態で説明したように使用する無線種類による通信手段の差異があることから、送受信データの正当性を確保して不正の検出を行ない、更に、セキュリティの強化をはかった無線通信システム１０を、変形例１〜４として以下に詳細に説明する。なお、変形例１〜４では、いずれも、第１実施形態に照らして使用周波数帯による通信手段の違いがあるものとして説明する。勿論、第２実施形態と同様に使用する無線の種類が異なってもよい。

（変形例１）
図３に、上記した無線通信システム１０の変形例１（無線通信システム１０Ａ）の動作概念図（図３（ａ））と、動作シーケンス図（図３（ｂ））が示されている。

図３（ａ）に示す無線通信システム１０Ａにおいて、無線送信端末１１は、第１の無線送信手段１１１が、送信データＡにタイムスタンプ等の時間情報（１４：００）を付加した無線データＡ（第１の無線データ）を、第２の無線送信手段１１２が、送信データＡに同じ時間情報（１４：００）を付加した無線データＡ（第２の無線データ）を無線受信端末１２に対して各別に送信する（図３（ｂ）のステップＳ１０１）。

これを各別に受信した無線受信端末１２は（ステップＳ１０２）、照合手段１２０が、まず、第１の無線送信手段１１１と第２の無線送信手段１１２が有する通信速度から、演算によって無線データＡの各別の到達予定時間範囲を割り出す（ステップＳ１０３）。その結果、第１の無線送信手段１１１から送信される送信データＡの到達予定時間範囲「１４：００〜１４：０１」、第２の無線送信手段１１２から送信される送信データＡの到達予定時間範囲「１４：００〜１４：０５」がそれぞれ割り出されたものとする。

照合手段１２０は、常時、時間監視を行なっており、現在時刻と、演算により割り出された各別の到達予定時間範囲との比較を行う（ステップＳ１０４，Ｓ１０５）。すなわち、第１の無線送信手段１１１により送信された無線データＡ（送信データＡ＋時間情報）の実際の到達時間が「１４：００〜１４：０１」の範囲に含まれ（ステップＳ１０４“ＹＥＳ”）、かつ、第２の無線送信手段１１２により送信された無線データＡ（送信データＡ＋時間情報）の実際の到達時間が「１４：００〜１４：０５」の範囲に含まれていれば（ステップＳ１０５“ＹＥＳ”）、受信した無線データＡは正当と判断され（ステップＳ１０６）、いずれか一方でも範囲外であれば（ステップＳ１０４“ＮＯ”、又はステップＳ１０５“ＮＯ”）、無線データＡに改ざんありと判断される（ステップＳ１０７）。

上記した変形例１の無線通信システム１０Ａによれば、無線受信端末１２が、複数の無線送信手段１１１，１１２の通信速度から無線データＡを各別で受信する際の到達予定時間範囲を割り出し、各到達予定時間範囲内に受信した無線データＡを正常とし、到達予定時間範囲外に受信すれば改ざんありと判断することにより、送受信データの正当性を確保して不正の検出を行うことが出来、更なるセキュリティの強化を実現することができる。

（変形例２）
図４に、上記した無線通信システム１０の変形例２（無線通信システム１０Ｂ）の動作概念図（図４（ａ））と、動作シーケンス図（図４（ｂ））が示されている。

図４（ａ）に示す無線通信システム１０Ｂにおいて、無線送信端末１１は、第１の無線送信手段１１１が、送信データＡに機器ＩＤを埋め込んで得られる送信データＡを、第２の無線送信手段１１２が、送信データＡに機器ＩＤを埋め込んで得られる送信データＡを、無線受信端末１２に対して各別に送信する（図４（ｂ）のステップＳ２０１）。ここで、機器ＩＤとは、無線送信端末１１毎に付与される、例えば、製造シリアル番号等、機器固有の識別情報をいう。

これを各別に受信した無線受信端末１２は（ステップＳ２０２）、照合手段１２０が、第１の無線送信手段１１１から送信された無線データＡの機器ＩＤと、第２の無線送信手段１１２から送信された無線データＡに埋め込まれた機器ＩＤとを取得して内蔵のレジスタＸ，Ｙにそれぞれ保持する（ステップＳ２０３）。そして、レジスタＸ，Ｙにそれぞれ保持された機器ＩＤを比較し（ステップＳ２０４）、同じ機器ＩＤが埋め込まれていれば（ステップＳ２０４“＝”）、受信した無線データＡは正当であり（ステップＳ２０５）、異なっていれば（ステップＳ２０４“≠”）、無線データＡに改ざんありと判定する（ステップＳ２０６）。

変形例２の無線通信システム１０Ｂによれば、無線送信端末１１は、送信データＡに無線送信端末１１の機器ＩＤを埋め込み無線データＡとして各別に送信し、無線受信端末１２は、照合手段１２０が、受信した無線データＡから機器を特定し、同一機器から送信されていることを確認することで、送受信データの正当性を確保して不正の検出を行うことが出来、更なるセキュリティの強化を実現することができる。

（変形例３）
図５に、上記した無線通信システム１０の変形例３（無線通信システム１０Ｃ）の動作概念図（図５（ａ））と、動作シーケンス図（図５（ｂ））が示されている。

図５（ａ）に示す無線通信システム１０Ｃにおいて、無線送信端末１１は、第１の無線送信手段１１１が、暗号鍵Ｂと、送信データＡを暗号鍵Ｂで暗号化した送信データＡを、第２の無線送信手段１１２が、暗号鍵Ａと、送信データＢを暗号鍵Ａで暗号化した送信データＢを、無線受信端末１２に対して各別に送信する（図５（ｂ）のステップＳ３０１）。

すなわち、第１の無線送信手段１１１と第２の無線送信手段１１２は、いずれも暗号鍵Ａ，Ｂを保有しており、内蔵の暗号化アルゴリズムに従い、それぞれの暗号鍵を使用して暗号化された送信データＡ，Ｂに、異なる暗号鍵Ｂ，Ａをそれぞれ付加し、無線データＡ，無線データＢとして各別に送信する。なお、暗号鍵は、事前に規定された暗号鍵、あるいは無線送信手段毎に付与される番号の簡易なものでよく、受信側で判断できるものであればよい。

これを各別に受信した無線受信端末１２は（ステップＳ３０２）、照合手段１２０が、第１の無線送信手段１１１から送信された暗号鍵Ａで暗号化された送信データＡを暗号鍵Ａで復号し、内蔵のレジスタＸに保持する（ステップＳ３０３）。また、第２の無線送信手段１１２から送信された暗号鍵Ｂで暗号化された送信データＢを暗号鍵Ｂで復号し、内蔵のレジスタＹに保持する（ステップＳ３０４）。そして、レジスタＸ，Ｙにそれぞれ保持された復号データを比較し（ステップＳ３０５）、同一であれば（ステップＳ３０５“＝”）、送受信データは正当であり（ステップＳ３０６）、異なっていれば（ステップＳ３０４“≠”）、送受信データに改ざんありと判断する（ステップＳ３０７）。

変形例３の無線通信システム１０Ｃによれば、無線送信端末１１は、第１の無線送信手段１１１が、送信データＡに無線送信端末１１の機器ＩＤを埋め込み無線データＡとし、第２の無線送信手段１１２が、送信データＢに無線送信端末１１の機器ＩＤを埋め込み無線データＢとして各別に送信する。そして、無線受信端末１２は、照合手段１２０が、受信した無線データＡ，Ｂから無線送信端末１１を特定し、無線データＡ，Ｂのそれぞれに含まれる送信データＡ，Ｂが同じ無線送信端末１１から送信されていることを確認することで、送受信データの正当性を確保して不正の検出を行うことが出来、更なるセキュリティの強化を実現することができる。

（変形例４）
図６に、上記した無線通信システム１０の変形例４（無線通信システム１０Ｄ）の動作概念図（図６（ａ））と動作シーケンス図（図６（ｂ））が示されている。

図６（ａ）に示す無線通信システム１０Ｄにおいて、無線送信端末１１は、第１の無線送信手段１１１が、送信データＺにキーワードＡを埋め込んだ無線データＡを、第２の無線送信手段１１２が、送信データＺにキーワードＢを埋め込んだ無線データＢを、無線受信端末１２に対して各別に送信する（図６（ｂ）のステップＳ４０１）。なお、送信データＺは鍵Ｚで暗号化したデータであり、鍵はキーワードＡ＋Ｂで構成される。

これを各別に受信した無線受信端末１２は（ステップＳ４０２）、照合手段１２０が、第１の無線送信手段１１１から送信された、送信データＺにキーワードＡを埋め込んだ無線データＡを鍵Ｚ（キーワードＡ＋Ｂ）で復号して内蔵のレジスタＸに保持する（ステップＳ４０３）。また、第２の無線送信手段１１２から送信された送信データＺにキーワードＢを埋め込んだ無線データＢを鍵Ｚ（キーワードＡ＋Ｂ）で復号して内蔵のレジスタＹに保持する（ステップＳ４０４）。そして、レジスタＸとレジスタＹに保持された復号データを比較し（ステップＳ４０５）、同一であれば（ステップＳ４０５“＝”）、送受信データは正当であり（ステップＳ４０６）、異なっていれば（ステップＳ４０５“≠”）、送受信データに改ざんありと判断する（ステップＳ４０７）。

変形例４の無線通信システム１０Ｄによれば、無線送信端末１１は、第１の無線送信手段１１１が、送信データＺにキーワードＡを埋め込んだ無線データＡを、第２の無線送信手段１１２が、送信データＺにキーワードＢを埋め込んだ送信データＢを、それぞれ無線受信端末１２に対して各別に送信し、無線受信端末１２は、照合手段１２０が、受信したそれぞれの無線データを鍵Ｚ（キーワードＡ＋Ｂ）で復号して照合することにより、送受信データの正当性を確保して不正の検出を行うことが出来、更なるセキュリティの強化を実現することができる。

なお、上記した第１実施形態，第２実施形態に係る無線通信システム１０（変形例１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄも含む）によれば、無線送信端末１１と無線受信端末１２のポイント・ツー・ポイントでの無線通信のみ例示したが、例えば、中継器を介して中継送信を行う場合、中継器で通信手段を変更して送信することにより、より複雑な経路での無線通信にも適用が可能である。また、不使用のダミーの無線送信手段を設け、不正者を攪乱させるためのデータを混合して送信することで、送受信データの解析やアタックなどの攻撃を困難にさせることができる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲に限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。またその様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ） 無線通信システム、１１ 無線送信端末、１２ 無線受信端末、１１１ 第１の無線送信手段、１１２ 第２の無線送信手段、１１３ 第３の無線送信手段、１１４ 第４の無線送信手段、１２０ 照合手段

Claims (1)

1. 無線通信システムであって、
   同一の元データを複数の無線送信手段を用いて第１の無線データ及び第２の無線データとして各別に送信する無線送信端末と、
   受信した前記第１の無線データと前記第２の無線データとを照合することによって前記元データの信頼性を担保する無線受信端末と、
   前記複数の無線送信手段の通信速度からそれぞれの到達予定時間範囲を割り出し、各到達予定時間範囲以内に受信した前記第１の無線データ及び前記第２の無線データを正常であると判断することを特徴とする無線通信システム。

Images