JPH05327694A - スター型衛星通信ネットワークにおける暗号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １つの衛星を介して１つの通信局対複数の周
辺局における通信をするスター型衛星通ネットワークに
おける暗号化方式において、メッセージ内容及びトラフ
ィック情報の両方の暗号化をして、その通信の秘匿性を
強化する。 【構成】 １つの中心局Ｃと複数の周辺局Ｔ1，Ｔ2・・
・から構成されるスター型衛星通ネットワークにおい
て、中心局Ｃの内部において暗号鍵を生成し、これを各
周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・に配送する。その暗号鍵は、中心
局Ｃ及び複数の周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・の双方における暗
号化及び復号化に用いられる。その暗号化及び復号化の
対称としては、ユーザの端末−端末間でやり取りされる
メッセージそのものだけでなく、送信先及び送信元の周
辺局アドレス等のトラフィックアドレスも含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、１つの衛星を介して１
局の通信局対複数局の周辺局における通信をする多元接
続のスター型衛星通信方式に関し、特に衛星回線上にお
ける情報データの暗号化方式に有用なスター型衛星通信
ネットワークにおける暗号化方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のスター型衛星通信ネットワークに
おける暗号化方式としては、Ｌ−Ｌ暗号方式（Link by
Link 暗号方式）と、Ｅ−Ｅ暗号方式（End to End 暗
号方式）との２つの形態が考えられている。

【０００３】Ｌ−Ｌ暗号方式は、ネットワーク内で隣接
するノード間でのデータを保護する方式である。交換
機，多重化装置及びコンピュータ等の中継ノードにおい
て、何らかの処理をする必要がある場合には、Ｌ−Ｌ暗
号方式を採用する必要がある。この場合には、中継ノー
ド内で一旦暗号を解き、処理を施した後、再度暗号化し
てから宛先にデータを送ることになる。このとき、発信
及び着信元と中継ノードとの間においてＬ−Ｌ暗号方式
が採用される。

【０００４】一方、Ｅ−Ｅ暗号方式は、発信ノードから
着信ノードまでの伝送全体を通じて一貫してデータを保
護する方式であり、途中の中継ノードにおいて複号され
ることはない。

【０００５】ＯＳＩ（Open Systems Interconnection :
開放型システム間相互接続）参照モデルの階層構成で考
えると、Ｌ−Ｌ暗号方式はデータリンク層以下での暗号
化方式であり、Ｅ−Ｅ暗号方式はトランスポート層以上
での暗号化方式である。

【０００６】Ｌ−Ｌ暗号方式の欠点は、中継ノードにお
いてデータの暗号が全て解かれ、平文に戻ることであ
る。その反面、通信回線上では、宛先等のトラフィック
情報まで暗号化されているので、トラフィック解析を防
止することができる点が長所として上げられる。

【０００７】一方、Ｅ−Ｅ暗号方式では、中継ノード内
でもデータが暗号化されたままなので、中継ノード内で
のメッセージ解析を防止することができるという利点を
もつが、トラフィック解析は防止することができないと
いう欠点がある。

【０００８】従来のスター型衛星通信ネットワークにお
ける暗号化方式としては、Ｅ−Ｅ暗号方式が採用されて
おり、発信及び着信ノードである端末間において暗号化
及び復号化をしている。図８は、従来のスター型衛星通
信ネットワークにおける暗号化方式のアーキテクチャの
一例であり、この図における各端末のトランスポート層
以上で暗号化及び復号化をしていることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のスター型衛星通信ネットワークにおける暗号化
方式において用いられるＥ−Ｅ暗号方式では、宛先アド
レス等のトラフィック情報が平文であるため、トラフィ
ック解析を防止することができないという問題点があ
る。即ち、図８において、端末−端末間でやり取りされ
るメッセージそのものは、地上回線上及び衛星回線上の
どちらにおいても暗号化されているが、端末アドレス及
び複数の周辺局アドレス等のトラフィック情報は、平文
のまま衛星回線上に送信されることになる。

【００１０】また、Ｅ−Ｅ暗号方式では、各端末が暗号
化及び復号化の機能をもたなければならないという制約
もある。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、１つの衛星を介する１つの中心局対複数の
周辺局における通信をするスター型衛星通ネットワーク
における暗号化方式において、メッセージ内容及びトラ
フィック情報の両方の暗号化をして、その通信の秘匿性
を強化することができるスター型衛星通信ネットワーク
における暗号化方式を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るスター型衛
星通信ネットワークにおける暗号化方式は、１つの中心
局と複数の周辺局とを有し、衛星を介する１つのチャン
ネルを時分割することにより前記周辺局が前記中心局に
アクセスするスター型衛星通信ネットワークにおける暗
号化方式において、前記中心局内において暗号鍵を生成
する手段と、前記暗号鍵を前記周辺局に配送する手段
と、前記中心局内において前記暗号鍵を用いてメッセー
ジ及びトラフィックアドレス等のデータの暗号化及び復
号化をする手段と、前記周辺局内において前記暗号鍵を
用いてメッセージ及びトラフィックアドレス等のデータ
の暗号化及び復号化をする手段とを有することを特徴と
する。

【００１３】

【作用】本発明に係るスター型衛星通信ネットワークに
おける暗号化方式においては、１つの中心局と複数の周
辺局とを有して、衛星を介する１つのチャンネルを時分
割することにより複数の周辺局が中心局にアクセスする
スター型衛星通信ネットワークにおける暗号化方式にお
いて、暗号鍵を生成する手段は、中心局装置内で暗号鍵
を生成する。この暗号鍵は、各周辺局に配送される。そ
して、中心局と周辺局との双方において、前記暗号鍵に
よって暗号化及び復号化が行なわれる。その暗号化及び
復号化の対称は、ユーザの端末−端末間でやり取りされ
るメッセージそのものだけでなく、送信先及び送信元の
周辺局アドレス等のトラフィックアドレスも含まれる。
これらにより、本発明に係るスター型衛星通信ネットワ
ークにおける暗号化方式は、Link by Link 暗号方式を
実現しているので、端末−端末間においてやり取りされ
るメッセージ内容と周辺局アドレス等のトラフィック情
報との両方を暗号化することができ、衛星回線上におけ
る通信の秘匿性を強化することができる。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００１５】図１は、本発明の実施例に係るスター型衛
星通信ネットワークにおける暗号化方式において用いら
れるスター型衛星通信ネットワークを示す構成図であ
る。

【００１６】このスター型衛星通信ネットワークは、１
つの中心局Ｃと複数の周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・とから構成
されている。周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・は、衛星Ｓを介する
１つのチャンネルを時分割することにより、中心局Ｃに
対してアクセスをする。なお、周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・か
ら中心局Ｃへの時分割多重チャンネルアクセス方式とし
ては、スロット化アロハ方式（ランダムアクセス方式）
を用いるものとする。そして、中心局Ｃにはホストコン
ピュータを、周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・にはユーザデータ端
末を接続することにより、スター型衛星通信ネットワー
クを実現している。

【００１７】図２は、図１に示す周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・
から中心局Ｃへ向う信号のフォーマットを示す説明図で
ある。

【００１８】周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・から中心局Ｃへの信
号の送信においては、先ず１つのチャンネルを一定時間
長のフレームに分割し、このフレームを更に幾つかのタ
イムスロットに分割して、このタイムスロットを１つの
通信単位とする。図２の例では、１フレームを５つのタ
イムスロットに分割している。

【００１９】各周辺局は、端末から受信したメッセージ
を１つのタイムスロットに収容できるデータ長のパケッ
トに分割し、このパケットをタイムスロット上において
ランダムに送信する。

【００２０】パケットは、搬送波及びクロック再生のた
めのプリアンブル（ＰＲＥ），メッセージの開始を示す
ユニークワード（ＵＷ），送信元周辺局のアドレスを収
容するフィールドである送信元周辺局アドレス（ＡＤ
Ｒ），端末から受け取ったユーザデータであるか又は暗
号鍵配送用の制御データであるかを識別するユーザデー
タ／制御データ識別子のフィールドである制御／ユーザ
データ識別（ＦＣ），送受信シーケンス番号等のリンク
制御用のパレメータを記述する制御フィールド（ＣＲ
Ｌ），ユーザデータ及び制御データを収容するデータ部
（Ｉ），伝送誤りの検出をするためのフレームチェック
シーケンス（ＦＣＳ），そして次のタイムスロットに送
信されるパケットとの間隔を確保するための一定長のガ
ードタイム（ＧＴ）から構成される。更に、各パケット
の長さは、ガードタイムを含めてタイムスロットの長さ
と等しくなければならないため、データ部が短い場合
は、パケットにダミービット（ＤＭＹ）を挿入する。

【００２１】図３は、図１に示す中心局Ｃから周辺局Ｔ
1，Ｔ2・・・へ向う信号のフォーマットを示す説明図で
ある。

【００２２】中心局Ｃは、周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・へ向け
てパケットデータを送信すると共に、一定長のフレーム
の区切りを示すフレームタイミング信号を放送する。こ
のフレームタイミング信号は、周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・が
自局から送信をするときに用いるフレームの基準にな
る。中心局Ｃは、フレームタイミング信号に続いて、周
辺局Ｔ1，Ｔ2・・・が送信したデータに対する受信応答
信号を放送モードで送信する。受信応答信号は、１フレ
ーム（周辺局側の送信フレーム）を単位とする情報であ
る。

【００２３】一方、中心局Ｃが周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・へ
向けて送信するパケットは、ハイレベルデータリンク制
御（ＨＤＬＣ）に準拠している。各パケットは、パケッ
トの先頭及び終了を示すフラグシーケンスであるフラグ
（Ｆ），送信先周辺局アドレスを示すフィールドである
送信先周辺局アドレス（ＡＤＲ），制御／ユーザデータ
識別（ＦＣ），制御フィールド（ＣＲＬ），データ部
（Ｉ），及びフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）か
ら構成され、更に、暗号化及び符号化の際に用いるフィ
ールドとして、全周辺局に向けた同報通信か又は１つの
周辺局に宛てた個別通信かを識別する同報／個別通信識
別（ＩＤ）を含んでいる。

【００２４】図４は、図１に示す中心局Ｃの構成を示す
ブロック図である。

【００２５】送受信装置１は、衛星Ｓとの送受信を行な
い、高周波数帯と中間周波数帯との間における相互の周
波数変換をする。受信部２は、送受信装置１が受信した
信号の復調及び誤り訂正をする。復号器３は、周辺局か
ら送信されたデータパケットにおけるアドレス（ＡＤ
Ｒ）からフレームチェックシーケンス（ＦＣＳ）まで復
号化し、平文をチャンネル監視部４に出力する。また復
号器３は、後述する暗号鍵リスト９を参照して復号鍵を
知る。

【００２６】チャンネル監視部４は、ＣＲＣ（Cyclic R
edundancy check）方式を用いて受信したデータの伝送
誤りを検出する。更に、チャンネル監視部４は、そのデ
ータに伝送誤りがない場合は、そのタイムスロット上に
送信されたデータを正しく受信したと判断し、それ以外
の場合は、データ同士の衝突が発生したか又はそのタイ
ムスロットでは１つもデータが伝送されなかったものと
判断して、データ受信応答信号を生成し、これを多重部
１６に出力する。また、チャンネル監視部４は、正しく
受信したデータをユーザデータ／制御データ識別部５に
引き渡し、伝送誤りが検出されたデータについてはこの
データを破棄する。

【００２７】ユーザデータ／制御データ識別部５は、制
御／ユーザデータ識別（ＦＣ）を参照してユーザデータ
は受信データバッファ６へ、制御データは暗号鍵管理部
８へ出力する。受信データバッファ６は、ユーザデータ
をバッファリングし、これをホストコンピュータに引き
渡す。暗号鍵生成部７は、周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・から中
心局Ｃへの通信、及び中心局Ｃから周辺局Ｔ1，Ｔ2・・
・への通信の双方向に用いられる暗号鍵を生成し、この
暗号鍵を暗号鍵管理部８に渡す。

【００２８】暗号鍵管理部８は、暗号鍵生成部７におい
て新しい暗号鍵が生成されると、先ず最初に各周辺局に
対してユーザデータの送出を禁止するコマンドを発行
し、このコマンドを制御データとして送信データバッフ
ァ１０へ出力する。また、暗号鍵管理部８は、自局の送
信制御部１１にもユーザデータ送出禁止信号を出力し、
送信データバッファ１０からのユーザデータの読み出し
を禁止する。続いて、暗号鍵管理部８は、暗号鍵リスト
のうちで先ず復号鍵（復号器３において用いる鍵）を新
しい鍵に書き換える。次に暗号鍵管理部８は、新しい暗
号鍵を各周辺局に配送するための制御データを作成し、
この制御データを送信データバッファ１０へ出力する。
そして、各周辺局から新しい暗号鍵の配送を確認する制
御データが送信され、この制御データがユーザデータ／
制御データ識別部５から入力したとき、暗号鍵管理部８
は、鍵変更が完了したものと判断して、暗号鍵リスト９
の内容のうちの暗号鍵（暗号器１３，１４において用い
る鍵）を書き換える。最後に、暗号鍵管理部８は、各周
辺局に対してユーザデータの送出の再開を許可するコマ
ンドを発行し、このコマンドを制御データとして送信デ
ータバッファ１０へ出力して、鍵変更を完了する。鍵変
更が完了した後、暗号鍵管理部８は、ユーザデータ送信
許可信号を送信制御部１１に送信して、ユーザデータの
送信を再開させる。

【００２９】暗号鍵リスト９は、各周辺局と中心局Ｃと
の双方向の通信に必要な暗号鍵及び復号鍵を全て記憶す
る。

【００３０】送信データバッファ１０は、ホストコンピ
ュータからユーザデータを、暗号鍵管理部８から制御デ
ータを受けてバッファリングし、各データにユーザデー
タか又は制御データかを識別する制御／ユーザデータ識
別（ＦＣ）を付加して、この各データを送信制御部１１
へ出力する。

【００３１】送信制御部１１は、送信データバッファ１
０からデータを入力して、フレームチェックシーケンス
（ＦＣＳ）を付加し、このデータを同報通信／個別通信
識別部１２へ出力する。更に送信制御部１１は、暗号鍵
管理部８から入力したユーザデータ送信許可／禁止信号
に基づいて、送信データバッファ１０からのユーザデー
タの読み出しの禁止及び再開をする。

【００３２】同報通信／個別通信識別部１２は、全周辺
局に宛てた同報通信データか又は１つの周辺局に宛てた
個別通信データかを送信先周辺局アドレス（ＡＤＲ）か
ら判断し、同報／個別通信識別（ＩＤ）を付加した後
に、同報通信データは暗号器１３へ出力し、個別通信デ
ータは暗号器１４へ出力する。同報通信データ用の暗号
器１３は、データを同報通信用暗号鍵で暗号化し、暗号
文を多重部１６へ出力する。このとき、暗号化をする範
囲は、送信先周辺局アドレス（ＡＤＲ）からフレームチ
ェックシーケンス（ＦＣＳ）までとする。同報通信デー
タ用の暗号器１４は、データを個別通信用暗号鍵で暗号
化し、暗号文を多重部１６へ出力する。このとき、暗号
化をする範囲は、同報通信データ用の暗号器１３の場合
と同じく、送信先周辺局アドレス（ＡＤＲ）からフレー
ムチェックシーケンス（ＦＣＳ）までとする。

【００３３】フレームタイミング信号生成部１５は、フ
レームの区切りを示すフレームタイミング信号を多重部
１６へ出力する。多重部１６は、チャンネル監視部４、
暗号器１３，１４及びフレームタイミング信号生成部１
５の各出力を入力して時分割多重し、この多重した信号
を送信部１７へ出力する。

【００３４】送信部１７は、多重部１６から入力した信
号に符号化及び変調を施して送受信装置１へ出力する。

【００３５】図５は、図１に示す周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・
の夫々の構成を示すブロック図である。

【００３６】送受信装置１８は、衛星Ｓとの送受信を行
ない、高周波数帯と中間周波数帯との間における相互の
周波数変換をする。受信部１９は、送受信装置１８が受
信した信号の復調及び誤り訂正をして、この処理後の信
号を分離部２０へ出力する。

【００３７】分離部２０は、受信部１９から入力した信
号をフレームタイミング信号，受信応答信号及びデータ
パケットに分離する。そして分離部２０は、フレームタ
イミング信号をフレーム同期部２１へ、受信応答信号を
送信制御部３３へ、データパケットを同報通信／個別通
信識別部２３へ夫々出力する。

【００３８】フレーム同期部２１は、分離部２０からフ
レームタイミング信号を入力し、この信号を基準として
自局が送信をする際に用いるフレームタイミングを決定
する。スロットタイミング生成部２２は、フレーム同期
部２１が作ったフレームをいくつかのタイムスロットに
分割してスロットタイミングを決定する。

【００３９】同報通信／個別通信識別部２３は、受信し
たデータにおける同報／個別通信識別（ＩＤ）を参照し
て、同報通信データは復号器２４へ出力し、個別通信デ
ータは復号器２５へ出力する。同報通信データ用の復号
器２４は、入力したデータを同報通信用復号鍵を用いて
復号化し、平文をチャンネル監視部２６へ出力する。個
別通信データ用の復号器２５は、入力したデータを個別
通信用復号鍵を用いて復号化し、平文をチャンネル監視
部２６へ出力する。

【００４０】チャンネル監視部２６は、ＣＲＣ（Cyclic
Redundancy check）方式を用いて受信したデータの伝
送誤りを検出する。更に、チャンネル監視部２６は、伝
送誤りが検出されたデータについてはこのデータを破棄
して、伝送誤りがないデータのみをユーザデータ／制御
データ識別部２７へ出力する。

【００４１】ユーザデータ／制御データ識別部２７は、
制御／ユーザデータ識別（ＦＣ）を参照してユーザデー
タと制御データとの識別をし、ユーザデータは受信デー
タバッファ２８へ、制御データは暗号鍵管理部２９へ出
力する。受信データバッファ２８は、ユーザデータをバ
ッファリングし、これをユーザデータ端子に引き渡す。

【００４２】暗号鍵管理部２９は、中心局Ｃからユーザ
データの送出を禁止するコマンドを受け取ると、通信制
御部３３に対してユーザデータ送出禁止信号を出力し、
送信データバッファ３２からのユーザデータの読み出し
を禁止する。次に、暗号鍵管理部２９は、制御データと
して中心局Ｃから配送された新しい暗号鍵を受け取る
と、暗号鍵リスト３０の内容を書き換え、同時に新しい
暗号鍵の配送を確認するための制御データを作成して、
これを送信データバッファ３２へ出力する。最後に、暗
号鍵管理部２９は、中心局Ｃからユーザデータの送出の
再開を許可するコマンドを受け取ると、送信制御部３３
に対してユーザデータ送信許可信号を出力し、送信デー
タバッファ３２からのユーザデータの読み出しを再開さ
せる。

【００４３】暗号鍵リスト３０は、周辺局Ｔ1，Ｔ2・・
・と中心局Ｃとにおける双方向の通信に必要な暗号鍵及
び復号鍵を全て記憶している。

【００４４】パケット化部３１は、ユーザデータ端末か
らデータを受け取り、１タイムスロットが収容できるデ
ータ長を単位としてユーザデータをパケットに分割し
て、送信データバッファ３２に出力する。

【００４５】送信データバッファ３２は、ユーザデータ
端末からユーザデータを、暗号鍵管理部２９から制御デ
ータを夫々入力してバッファリングし、各データにユー
ザデータか又は制御データかを識別するための制御／ユ
ーザデータ識別（ＦＣ）を付加して、この各データを送
信制御部３３へ出力する。

【００４６】送信制御部３３は、スロットタイミング生
成部２２が生成するスロットタイミング信号に基づいて
各スロットタイミング毎に送信データバッファ３２から
の読み出しを行ない、データがあれば、これにフレーム
チェックシーケンス（ＦＣＳ）を付加して暗号器３４に
出力する。また、送信制御部３３は、暗号器３４へ出力
したデータを一時保留しておいて、中心局Ｃから受信応
答信号が送られてくるのを待つ。中心局Ｃから送られて
くる受信応答信号は、前述のように、１フレーム（周辺
局側の送信フレーム）を単位として、どのタイムスロッ
トで送信されたデータを正常に受信したか否かを示す信
号である。送信制御部３３は、どのフレームのどのスロ
ットで送信をしたかを各データについて記憶しておき、
その記憶と受信応答信号とを照合する。このとき、自分
が送信したデータのタイムスロットに対する応答が肯定
応答ＡＣＫ（ACKNOWLEDGEMENT）であれば、肯定するデ
ータを保留バッファから破棄する。一方、その応答が否
定応答（NOT ACKNOWLEDGEMENT）であれば、送信に失敗
したとみなして当該データを再送する。更に、送信制御
部３３は、暗号鍵管理部２９から入力した制御信号に基
づいて、送信データバッファ３２からのユーザデータの
読み出しの中止及び再開をする。

【００４７】暗号器３４は、データにおける送信元周辺
局アドレス（ＡＤＲ）からフレームチェックシーケンス
（ＦＣＳ）までを暗号化して送信部３５へ出力する。

【００４８】送信部３５は、暗号器３４から入力した信
号に符号化及び変調を施して送受信装置１８へ出力す
る。

【００４９】図６は、本発明の実施例に係るスター型衛
星通信ネットワークにおける暗号化方式において用いら
れる暗号鍵の構成の一例を示す説明図である。

【００５０】本実施例においては、暗号鍵と復号鍵とは
同一とする。また、各々の鍵を下記のように示すものと
する。

【００５１】ＷＫｏｊｎ ： 鍵バージョンｎで、中心
局Ｃから周辺局ＴJに対する個別通信用暗号鍵 ＷＫｂｎ ： 鍵バージョンｎで、中心局Ｃから全周
辺局に放送する同報通信用暗号鍵 ＷＫｉｎ ： 鍵バージョンｎで、周辺局から中心局
Ｃに対する通信用暗号鍵

【００５２】中心局Ｃから各周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・に向
けて個別に送信するデータを暗号化する暗号鍵、即ち前
記個別通信用暗号鍵は、各周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・固有の
鍵とする。中心局Ｃから全周辺局に向けて放送されるデ
ータを暗号化する暗号鍵、即ち前記同報通信用暗号鍵
は、全周辺局共通の鍵とする。周辺局から中心局Ｃに向
けて送信されるデータを暗号化する暗号鍵、即ち前記通
信用暗号鍵は、全周辺局共通の鍵とする。

【００５３】本実施例に係る暗号化方式では、送信元周
辺局アドレス（ＡＤＲ）までを暗号化する。また各周辺
局Ｔ1，Ｔ2・・・は、中心局Ｃへのチャンネルアクセス
方式としてスロット化アロハ方式（ランダムアクセス方
式）を用いているので、中心局Ｃは、どのタイムスロッ
トにどの周辺局がデータを送出してくるかを知ることが
できない。このため、周辺局から中心局Ｃに向けた通信
に各周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・固有の暗号鍵を用いると、中
心局Ｃにおいてその通信におけるデータを復号すること
ができなくなる。

【００５４】次に、上述の如く構成された本実施例に係
るスター型衛星通信ネットワークにおける暗号化方式の
動作について更に詳細に説明する。

【００５５】図７は、本発明の実施例に係るスター型衛
星通信ネットワークにおける暗号化方式において用いら
れる暗号鍵の配送方式の一例を示す説明図である。

【００５６】先ず、周辺局Ｔ1及び周辺局Ｔ2が設置され
て運用を開始したとする。設置された直後の周辺局Ｔ
1，Ｔ2は、共通の鍵ＭＫのみをもっているものとする。
一方、このとき中心局Ｃのほうでも鍵リスト上には、周
辺局Ｔ1，Ｔ2の暗号鍵として鍵ＭＫのみが登録されてい
る。

【００５７】中心局Ｃは、周辺局Ｔ1，Ｔ2が実際のデー
タ通信に使用する鍵を作成し、この鍵を暗号鍵ＭＫで暗
号化して配送する。このとき中心局Ｃでは、鍵リストに
おける復号鍵については、新しい鍵ＷＫｉ１（全周辺局
共通の鍵）に書き換える。

【００５８】周辺局Ｔ1へ配送される鍵は、中心局Ｃか
ら周辺局Ｔ1に対して、個別に送信するデータを暗号化
する個別通信用暗号鍵ＷＫｏ１１，周辺局が中心局Ｃに
対して送信するデータを暗号化する通信用暗号鍵ＷＫｉ
１（共通鍵）、及び中心局Ｃが全周辺局に向けて放送す
るデータを暗号化する同報通信用暗号鍵ＷＫｂ１（共通
鍵）の３つである。同時に、周辺局Ｔ2に対しても個別
通信用暗号鍵ＷＫｏ２１，通信用暗号鍵ＷＫｉ１及び同
報通信用暗号鍵ＷＫｂ１の３つの鍵が配送される。

【００５９】暗号鍵を受け取った周辺局Ｔ1，Ｔ2は、夫
々鍵配送を確認する応答を中心局Ｃに送る。この応答
は、配送された鍵ＷＫｉ１によって暗号化して送らなけ
ればならない。

【００６０】中心局Ｃは、周辺局Ｔ1，Ｔ2から配送確認
応答を受け取り、配送が完了したことを確認してから鍵
リストにおける暗号鍵を更新し、周辺局Ｔ1，Ｔ2に対し
てユーザデータの送信を許可する。以降、周辺局Ｔ1，
Ｔ2は、配送された暗号鍵を用いてデータ通信をするこ
とができる。

【００６１】なお、中心局Ｃ及び各周辺局とも鍵リスト
は、ＲＯＭメモリに書き込まれているものとする。この
ため、一度電源が落とされた場合でも再び電源が投入さ
れたときには、その電源断の前に最後に使用していた暗
号鍵をそのまま使用することができる。

【００６２】更に、周辺局Ｔ3が新たに追加された場合
にも、前述と同じ手順によって個別通信用暗号鍵ＷＫｏ
３１，通信用暗号鍵ＷＫｉ１及び同報通信用暗号鍵ＷＫ
ｂ１の３つの鍵が配送される。

【００６３】次に、鍵変更の手順について説明する。

【００６４】中心局Ｃは、鍵変更に先立ち全周辺局に対
してユーザデータ送信禁止コマンドを送る。このコマン
ドは、全周辺局共通の同報通信用暗号鍵ＷＫｂ１によっ
て暗号化されなければならない。続いて中心局Ｃは、新
しく作成した暗号鍵を周辺局Ｔ1，Ｔ2，Ｔ3に夫々配送
する。この配送に際しては、古い暗号鍵、即ち周辺局Ｔ
1に対してはＷＫｏ１１、周辺局Ｔ2に対してはＷＫｏ２
１、周辺局Ｔ3に対してはＷＫｏ３１を夫々用いて新し
い鍵を暗号化して配送する。これに対し、各周辺局から
正しく確認応答が返されたならば、鍵変更が完了したも
のとして中心局Ｃは鍵リストを更新する。

【００６５】ところで、鍵変更が行なわれたときに、周
辺局の１つが何らかの障害のために通信不能の状態にあ
った場合について考える。図７では、周辺局Ｔ2が障害
状態にあった場合を想定している。新しい鍵の配送に対
して周辺局Ｔ2だけが配送確認応答信号を返送しない。
このため中心局Ｃは、周辺局Ｔ2への鍵配送が失敗した
ことを知り、周辺局Ｔ2に対して鍵配送コマンドを繰り
返し送り続ける。

【００６６】周辺局Ｔ2は、障害が回復して通信可能な
状態に復帰した時点で鍵配送コマンドを受け取る。な
お、周辺局は、鍵配送に先立ちユーザデータ送信禁止コ
マンドを受信しなくても、鍵配送コマンドを受信した時
点でユーザデータ送信を禁止するものとする。鍵配送コ
マンドを受信した周辺局Ｔ2は、新しい鍵ＷＫｉ２を用
いて鍵配送確認応答を暗号化して中心局Ｃへ送信する。
中心局Ｃは、周辺局Ｔ2から鍵配送確認応答を受けたこ
とにより、鍵リストにおける周辺局Ｔ2の部分を新しい
鍵に更新する。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るスター
型衛星通信ネットワークにおける暗号化方式によれば、
Link by Link 暗号方式を実現しているので、端末−端
末間においてやり取りされるメッセージ内容と局アドレ
ス等のトラフィック情報との両方を暗号化することがで
き、衛星回線上における通信の秘匿性を強化することが
できる。また、本発明に係るスター型衛星通信ネットワ
ークにおける暗号化方式は、ユーザが使用する端末が暗
号化機能を持たない場合でも、衛星回線上における通信
の秘匿性を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るスター型衛星通信ネット
ワークにおける暗号化方式において用いられるスター型
衛星通信ネットワークを示す構成図である。

【図２】図１に示す周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・から中心局Ｃ
へ向う本発明の実施例に係る信号のフォーマットを示す
説明図である。

【図３】図１に示す中心局Ｃから周辺局Ｔ1，Ｔ2・・・
へ向う本発明の実施例に係る信号のフォーマットを示す
説明図である。

【図４】本発明の実施例に係る図１に示す中心局Ｃの構
成を示すブロック図である。

【図５】本発明の実施例に係る図１に示す周辺局Ｔ1，
Ｔ2・・・の夫々の構成を示すブロック図である。

【図６】本発明の実施例に係るスター型衛星通信ネット
ワークにおける暗号化方式において用いられる暗号鍵の
構成の一例を示す説明図である。

【図７】本発明の実施例に係るスター型衛星通信ネット
ワークにおける暗号化方式において用いられる暗号鍵の
配送方式の一例を示す説明図である。

【図８】従来のスター型衛星通信ネットワークにおける
暗号化方式のアーキテクチャの一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】 １ ；送受信装置 ２ ；受信部 ３ ；復号器 ４ ；チャンネル監視部 ５ ；ユーザデータ／制御データ識別部 ６ ；受信データバッファ ７ ；暗号鍵生成部 ８ ；暗号鍵管理部 ９ ；暗号鍵リスト １０ ；送信データバッファ １１ ；送信制御部 １２ ；同報通信／個別通信識別部 １３，１４ ；暗号器 １５ ；フレームタイミング信号生成部 １６ ；多重部 １７ ；送信部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｌ 12/44 8529−5Ｋ Ｈ０４Ｌ 11/00 ３４０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １つの中心局と複数の周辺局とを有し、
   衛星を介する１つのチャンネルを時分割することにより
   前記周辺局が前記中心局にアクセスするスター型衛星通
   信ネットワークにおける暗号化方式において、前記中心
   局内において暗号鍵を生成する手段と、前記暗号鍵を前
   記周辺局に配送する手段と、前記中心局内において前記
   暗号鍵を用いてメッセージ及びトラフィックアドレス等
   のデータの暗号化及び復号化をする手段と、前記周辺局
   内において前記暗号鍵を用いてメッセージ及びトラフィ
   ックアドレス等のデータの暗号化及び復号化をする手段
   とを有することを特徴とするスター型衛星通信ネットワ
   ークにおける暗号化方式。