JP2008103988A - 暗号通信システム、装置、方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】装置負荷と相手装置との通信量を監視して動的に暗号鍵更新を行うことで暗号鍵の有効期限切れによる通信不能状態の発生を未然に防止する。
【解決手段】端末装置１８−１〜１８−６を接続した複数の暗号通信装置１６−１〜１６−４をネットワーク１４を介して接続し、送信元の端末装置１８−１から受信したデータを暗号通信装置１６−１で暗号化して他の暗号通信装置１６−２に送信すると共に、他の暗号通信装置１６−２から受信したデータを復号化して送信先の端末装置１８−１に送信する。暗号通信装置１６−１は、他の暗号通信装置１６−２〜１６−４との最初の通信開始時に、暗号鍵交換プロトコルに従って暗号鍵を生成して交換し、暗号鍵管理テーブル２４−１，２４−２に登録し、有効期限を設定して管理する。有効期限に近づいたら暗号鍵を暗号鍵更新するが、有効期間中であっても、ＣＰＵ負荷が低い状態を判定した際に、通信量が少ない相手先の暗号通信装置の暗号鍵を検索して暗号鍵を更新する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ネットワークを介して接続した暗号通信装置間で交換した暗号鍵を使用して送信データの暗号化と受信データの復号化を行う暗号通信システム、装置、方法及びプログラムに関し、特に暗号化と復号化に使用する暗号鍵に有効期限を設定して動的に管理する暗号通信システム、装置、方法及びプログラムに関する。

従来、暗号化通信にあっては、端末装置を接続した複数の暗号通信装置をＷＡＮなどのネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信した送信フレームを暗号通信装置で暗号鍵を使用して暗号化して他の暗号通信装置に送信する。また他の暗号通信装置から受信した受信フレームを暗号鍵を使用して復号化し、送信先の端末装置に送信している。

このような暗号化通信のプロトコルとしては、近年にあっては、アプリケーションに依存することなく暗号通信を可能とするＩＰセキュリティプロトコル（ＩＰｓｅｃ）が広範に利用されている。

ＩＰセキュリティプロトコルはＩＰネットワーク層に位置し、アプリケーションごとのセキュリティ設定を必要とせず、セキュリティ機能が一本化できる。またＩＰセキュリティプロトコルでの暗号化には高速通信処理を可能とするため共有暗号鍵暗号化が使用されており、暗号鍵交換プロトコルにより通信に先立って暗号鍵を生成して相手先に引き渡すことで暗号鍵を共有する。共有暗号鍵暗号方式は暗号化と復号化に同じ暗号鍵を使用する方式である。

更に、暗号通信にあっては、攻撃者に暗号鍵を解析されることを防止するために暗号鍵に有効期限を設定し、定期的に暗号鍵を変更するようにしている。この有効期限に達したときの暗号鍵の更新も暗号鍵交換プロトコルにより行う。

図１４は従来の暗号通信システムのブロック図である。図１４において、センタ拠点１００に暗号通信装置１０６−１を配置し、暗号通信装置１０６−１には端末装置１０８−１〜１０８−３がＬＡＮなどで接続されている。暗号通信装置１０６−１はローカル拠点１０２−１〜１０２−３に配置された暗号通信装置１０６−２〜１０６−４とＷＡＮなどのネットワーク１０４を介して接続される。

暗号通信装置１０６−１〜１０６−４の各々には暗号鍵管理テーブル１１４−１〜１１４−４が設けられている。またローカル拠点１０２−１〜１０２−３の暗号通信装置１０６−２〜１０６−４にはそれぞれ端末装置１０８−４〜１０８−６が接続されている。

図１５は図１４のセンタ拠点１００に配置した暗号通信装置１０６−１のプログラムの実行で実現される機能構成のブロック図である。図１５において、暗号通信装置１０６−１には、フレーム送受信部１１０−１、暗号鍵交換処理部１１２−１、暗号鍵管理テーブル１１４−１及び有効期限管理部１１６−１が設けられる。

フレーム送受信部１１０２−１は、暗号通信装置１０６−１を通過するフレーム（パケットデータ）及び暗号鍵交換用に装置自身が発行するフレームの送受信を行う。装置を通過するフレームに対しては暗号鍵管理テーブル１１４−１を検索して暗号鍵を取り出し、送信フレームについては暗号化を行い、受信フレームについては復号化を行う。

暗号鍵交換処理部１１２−１は、暗号鍵交換プロトコルに従って暗号通信を行う相手装置との間で事前の折衝（ネゴシエーション）により暗号鍵情報の交換を行い、暗号鍵の生成を行う。有効期限管理部１１６−１は、定期的に暗号鍵管理テーブル１１４−１を走査し、有効期限切れが近い暗号鍵について更新を行うよう暗号鍵交換処理部１１２−１に指示する。暗号鍵管理テーブル１１４−１は、図１６（Ａ）に示すように、暗号鍵の生成時刻、有効期限、相手装置、暗号鍵を登録している。

暗号鍵の生成は、フレーム送受信部１１０−１で他の暗号通信装置に転送すべきフレームを受信した場合、暗号鍵管理テーブル１１４−１を参照し、相手装置に合わせた暗号鍵を検索する。必要な暗号鍵が存在しない場合、暗号鍵交換処理部１１２−１に暗号鍵の生成を指示する。暗号鍵交換処理部１１２−１は相手装置との間でネゴシエーションを行って暗号鍵交換プロトコルを決定し、暗号鍵を生成して暗号鍵管理テーブル１１４−１に登録すると共に、相手装置に暗号鍵情報のフレームを暗号化して送信し、暗号鍵を共有する。

図１６（Ｂ）〜（Ｄ）は、図１４のローカル拠点１０２−１〜１０２−３に配置した暗号通信装置１０６−２〜１０６−４の暗号鍵管理テーブル１１４−２〜１１４−４であり、センタ拠点１００の暗号通信装置１０６−１との暗号鍵交換処理により生成された暗号鍵情報が同様に登録されている。

なお、暗号鍵交換処理における暗号鍵の生成は、送信側と受信側のどちら側で行ってもよく、いずれの場合も生成した側は暗号鍵を共有するために相手側に暗号鍵を引き渡す必要がある。

暗号鍵の更新は、図１４のシステムでは、図１５に示したセンタ拠点１００の暗号通信装置１０６−１に設けた有効期限管理部１１６−１が定期的に暗号鍵管理テーブル１１４−１を走査し、有効期限までの残り時間が一定時間以内に迫った暗号鍵について更新を行うよう暗号鍵交換処理部１１２−１に指示する。暗号鍵交換処理部１１２−１は最初の暗号鍵交換時と同様に暗号鍵を生成して暗号鍵管理テーブル１１４−１に登録して更新すると共に、相手装置に暗号鍵情報のフレームを暗号化して送信し、相手装置の暗号鍵を同時に更新する。
特開昭６２−１８１５４３号公報 特開２００４−０２３２３７号公報

しかしながら、このような従来の暗号通信システムにあっては、センタ拠点の暗号通信装置１０６−１の暗号鍵管理テーブル１１４−１に多数の相手装置の暗号鍵情報を登録して有効期限を管理し、複数の相手装置との運用開始時刻を同時刻に決め且つ同じ有効期間を設定して運用を開始したような場合には、暗号鍵生成時刻が接近していることから有効期限も接近しており、有効期限の間近かで相手装置となる暗号通信装置１０６−４、１０６−２，１０６−３との間で暗号鍵交換処理を順次開始した場合、暗号通信装置１０６−１の負荷が高くなり、古い暗号鍵の有効期限が切れるまでに新しい暗号鍵が生成できない問題が発生する。

有効期限までに新しい暗号鍵が生成できない場合には、有効期限後に新しい暗号鍵が生成できるまでの間、相手装置との間で通信ができなくなってしまう。

この問題を解消するためには、暗号鍵更新の集中を防止するため、乱数を使用して拠点ごとの有効期限を変動させる手法もある。しかし、有効期限の乱数による変動幅は一定幅に抑えられるため、変動幅の時間内で複数の相手装置との暗号鍵更新が順次行われ、このとき通常のフレーム暗号通信が行われて装置負荷が高いと暗号鍵更新に時間がかかり、古い暗号鍵の有効期限が切れるまでに新しい暗号鍵が生成できない問題が発生する恐れがある。

本発明は、装置負荷と相手装置との通信量を監視して動的に暗号鍵更新を行うことで暗号鍵の有効期限切れによる通信不能状態の発生を未然に防止するようにした暗号通信装置を提供することを目的とする。

（システム）
本発明は暗号通信システムを提供する。本発明は、端末装置を接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信システムに於いて、
複数の暗号通信装置に、
他の暗号通信装置に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化するフレーム送受信部と、
他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理部と、
を設けるとともに、
複数の暗号通信装置の少なくとも一部に、
装置負荷を計測する装置負荷計測部と、
相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測部と、
暗号鍵交換部で生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、装置負荷が低い状態を判定した際に、通信量が少ない相手先の暗号通信装置の暗号鍵を検索して暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理部と、
を設けたことを特徴とする。

ここで、有効期限管理部は暗号鍵管理テーブルを備え、暗号鍵管理テーブルに、暗号鍵生成日時、有効期限、相手装置、通信量及び暗号鍵を登録して管理する。

暗号通信システムの形態として、特定のセンタ暗号通信装置に対し複数のローカル暗号通信装置を接続して暗号通信する場合、センタ暗号通信装置に、フレーム送受信部、暗号鍵交換処理部、装置負荷計測部、通信量計測部及び有効期限管理部を設け、ローカル暗号通信装置の各々に、フレーム送受信部及び暗号鍵交換処理部を設ける。

また暗号通信システムの形態とし、複数の暗号通信装置の相互間で暗号通信する場合、複数の暗号通信装置の各々に、フレーム送受信部、暗号鍵交換処理部、装置負荷計測部、通信量計測部及び有効期限管理部を設ける。

暗号鍵交換処理部は、他の暗号通信装置から最初の受信接続を受けた際に、暗号鍵を生成して交換すると共に、有効期限管理部に暗号鍵の有効期限管理を指示する。

暗号鍵交換処理部は、他の暗号通信装置へ最初に送信接続した際に、暗号鍵を生成して交換すると共に、有効期限管理部に暗号鍵の有効期限管理を指示するようにしても良い。

本発明の暗号通信システムに於いて、装置負荷計測部はＣＰＵ負荷を計測し、有効期限管理部は、ＣＰＵ負荷の過去一定時間の平均値が所定値を下回った場合に暗号鍵更新タイミングと判定し、通信量が所定値以下で且つ最小の相手先の暗号通信装置を検索して前記暗号鍵交換部に再度の暗号鍵生成による暗号鍵の更新を指示する。

通信量計測部は、通信量として単位時間当りのビットレート（ｂｐｓ）を計測する。

有効期限管理部は、暗号鍵の更新から所定時間は暗号鍵更新を禁止する。

暗号鍵交換処理部は、暗号化と復号化で同じ暗号鍵を使用する共有鍵暗号方式の暗号鍵を生成して交換する。

（装置）
本発明は暗号通信装置を提供する。本発明は、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信装置に於いて、
他の暗号通信装置に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化する送受信部と、
他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理部と、
装置負荷を計測する装置負荷計測部と、
相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測部と、
暗号鍵交換部で生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、装置負荷が低い状態を判定した際に、通信量が少ない相手先の暗号通信装置を検索して暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理部と、
を備えたことを特徴とする。

（方法）
本発明は暗号通信方法を提供する。本発明は、端末装置を接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信方法に於いて、
他の暗号通信方法に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化する送受信ステップと、
他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理ステップと、
装置負荷を計測する装置負荷計測ステップと、
相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測ステップと、
暗号鍵交換ステップで生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して暗号鍵交換処理ステップに再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、装置負荷が低い状態を判定した際に、通信量が少ない相手先の暗号通信装置の暗号鍵を検索して暗号鍵交換処理ステップに対し再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理ステップと、
を備えたことを特徴とする。

（プログラム）
本発明は、暗号通信プログラムを提供する。本発明の暗号通信プログラムは、端末装置を接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信装置のコンピュータに、
他の暗号通信装置に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化する送受信ステップと、
他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理ステップと、
装置負荷を計測する装置負荷計測ステップと、
相手先の暗号通信プログラム毎の通信量を計測する通信量計測ステップと、
暗号鍵交換ステップで生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して暗号鍵交換処理ステップに再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、装置負荷が低い状態を判定した際に、通信量が少ない相手先の暗号通信装置の暗号鍵を検索して暗号鍵交換処理ステップに対し再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理ステップと、
を実行させることを特徴とする。

（装置）
本発明は、他の暗号通信装置とネットワークを介して接続されるとともに、端末装置が接続され、端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して端末装置に送信する暗号通信装置に於いて、
他の暗号通信装置に送信するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを暗号鍵を使用して復号化する送受信部と、
暗号鍵交換手順に従って、他の暗号通信装置との間でのデータ送受信に用いる暗号鍵を生成する暗号鍵処理部と、
自装置負荷を計測する装置負荷計測部と、
他の暗号通信装置の通信量を計測する通信量計測部と、
装置負荷計測部によって負荷が低い状態を判定した際に、通信量計測部による計測結果に基づいて通信量が少ない他の暗号通信装置を検索して、暗号鍵交換処理部に当該他の暗号通信装置との間の暗号鍵更新を指示する管理部と、
を備えたことを特徴とする。

（情報処理装置）
本発明は、他装置と接続され、他装置との間で情報の送受信を行う情報処理装置に於いて、
暗号鍵により暗号化された送信情報を他装置に送信すると共に、他装置からの受信情報を前記暗号鍵による復号化する送受信部と、
自装置の負荷を計測する装置負荷計測部と、
装置負荷計測部によって負荷が低い状態を判定した際に、通信量が少ない他装置を検索して、当該他装置との間の情報送受信に用いられる暗号鍵を更新する管理部と、
を備えたことを特徴とする。

ここで、情報処理装置は複数の他装置に接続されており、暗号鍵処理部は、複数の他装置のそれぞれに対応して、異なる暗号鍵を生成する。

本発明によれば、有効期限を設定した暗号鍵の管理に加え、暗号鍵の有効期間中に、ＣＰＵ負荷が低い状態で通信量の少ない相手装置の暗号鍵を検索して暗号鍵更新を行うため、複数の暗号通信装置の運用開始を同時刻で行い且つ同じ有効期限を設定して暗号鍵更新の管理を開始したとしても、有効期限の間近で複数の相手装置との暗号鍵更新が集中して有効期限内に暗号鍵が更新されずに一時的に通信不能となる状態を確実に回避し、暗号通信の安全性を高めることができる。

また複数の相手装置との暗号鍵の更新タイミングは、装置自身のＣＰＵ負荷と相手装置との通信量に応じて動的に変化するため、運用開始直後は有効期限が接近していても、有効期間中に動的な暗号鍵の更新が行われることで、更新後の有効期限は相互にずれて時間的に分散し、従来の乱数を使用した手法に比べ、確実に有効期限を分散させることができる。

図１は本発明による暗号通信システムの実施形態を示したブロック図であり、この実施形態にあっては、センタ拠点で暗号鍵の有効期限を集中管理するようにしたことを特徴とする。

図１において、本実施形態の暗号通信システムは、センタ拠点１０に対しローカル拠点１２−１，１２−２，１２−３をＷＡＮなどのネットワークを介して接続している。

センタ拠点１０及びローカル拠点１２−１〜１２−３のそれぞれには本発明による暗号通信装置１６−１，１６−２，１６−３，１６−４が設けられ、それぞれ暗号鍵管理テーブル２４−１，２４−２，２４−３，２４−４を備えている。

センタ拠点１０の暗号通信装置１６−１に対しては、ＬＡＮなどにより端末装置１８−１，１８−２，１８−３が接続されている。またローカル拠点１２−１〜１２−３については、それぞれの暗号通信装置１６−２〜１６−４に対し端末装置１８−４〜１８−６がＬＡＮなどにより接続されている。

センタ拠点１０とローカル拠点１２−１〜１２−３をネットワーク１４で接続した暗号通信システムとしては、センタ拠点１０が例えば企業の本店であり、ローカル拠点１２−１〜１２−３がその支店のような場合である。

本実施形態の暗号通信システムにあっては、センタ拠点１０の暗号通信装置１６−１において、ローカル拠点１２−１〜１２−３との間で暗号通信に使用する暗号鍵に有効期限を設定し、この暗号鍵の有効期限を管理している。

図２は図１のセンタ拠点に配置した本発明による暗号通信装置１６−１の実施形態を示した機能構成のブロック図であり、この機能構成は、暗号通信装置１６−１を構成するコンピュータにより本実施形態の暗号通信プログラムを実行することによって実現される機能である。

図２において、センタ拠点の暗号通信装置１６−１には、フレーム送受信部２０−１、暗号鍵交換処理部２２−１、暗号鍵管理テーブル２４−１、有効期限管理部２６−１、ＣＰＵ負荷計測部２８−１及び通信量計測部３０−１が設けられている。

フレーム送受信部２０−１は暗号通信装置１６−１を通過するフレーム（パケットデータ）、具体的には図１の端末装置１８−１〜１８−３からの送信フレームに対し、暗号鍵を使用して暗号化し、またネットワーク１４を介して受信される他のローカル拠点１２−１〜１２−３の暗号通信装置１６−２〜１６−４からの受信フレームに対し暗号鍵を使用して復号化し、復号化したフレームを端末装置１８−１〜１８−３側に出力する。

暗号鍵交換処理部２２−１は、他の暗号通信装置との最初の通信開始時に事前の折衝（ネゴシエーション）を伴う所定の暗号鍵交換プロトコルに従って暗号鍵を生成し、装置自身の暗号鍵管理テーブル２４−１に登録すると共に、相手装置に引き渡して暗号鍵を共有する。

本実施形態の暗号通信方式としては、例えばＩＥＴＦが標準化を進めている暗号通信方式の標準規格であるＩＰＳｅｃ（ＩＰセキュリティプロトコル）を使用する。ＩＰＳｅｃは、暗号方式として暗号化と復号化に同じ暗号鍵を使用する共有暗号鍵暗号方式を採用しており、公開暗号鍵と秘密暗号鍵を使用する公開暗号鍵暗号方式に比較すると共有暗号鍵暗号方式の方が暗号化及び復号化の処理速度が高速であることから、これを使用している。

ＩＰＳｅｃで使用される暗号化アルゴリズムとしては複数の暗号化アルゴリズムが含まれるが、ＤＥＳ（Ｄａｔａ Ｅｎｃｒｙｐｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ）の実装が必須となっている。

ＩＰＳｅｃにあっては、暗号通信時に実際に使用する暗号化アルゴリズムと暗号鍵については、通信の開始直前に相手装置とのネゴシエーション（事前折衝）により動的に決定し、交換が行われる。即ち、ネゴシエーションの過程で相互に使用可能な暗号化アルゴリズムの提示が行われ、双方で利用可能な暗号化アルゴリズムが決定される。この場合、両者の暗号化アルゴリズムに相違があっても、最低限ＤＥＳによる合意は可能である。

暗号通信で使用する暗号化アルゴリズムが決定されると、続いて決定した暗号化アルゴリズムに使用する暗号鍵の交換が行われる。この暗号鍵の交換は暗号鍵交換処理部２２−１で実行される。暗号鍵交換処理部２２−１の暗号鍵交換プロトコルとしては、ＩＰＳｅｃの場合、ＩＫＥ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｋｅｙ Ｅｘｃｈａｎｇｅ）を規定している。

暗号鍵交換プロトコルＩＫＥは２段階の処理で構成され、第１段階では暗号鍵交換のためにのみ使用する暗号化アルゴリズムを決定する。次の第２段階にあっては、暗号鍵交換プロトコルＩＫＥ限定の暗号通信が可能となり、ＩＰＳｅｃによる暗号通信のためのネゴシエーションを開始し、暗号化アルゴリズムの決定と、暗号鍵の生成と交換を行うことになる。

また暗号鍵交換プロトコルＩＫＥによる暗号鍵の生成交換は、暗号通信を行う２つの暗号通信装置の送信側で行ってもよいし、受信側で行ってもよい。いずれの場合にも、暗号鍵を生成した場合には相手装置に対し暗号鍵を引き渡して共有することになる。

暗号鍵管理テーブル２４−１には、暗号鍵交換処理部２２−１で生成されて相手装置と共有した暗号鍵が登録され、有効期限が設定されて管理される。暗号鍵管理テーブル２４−１は例えば図４（Ａ）の内容を持つ。図４（Ａ）の暗号鍵管理テーブル２４−１は、暗号鍵生成時刻、有効期限、相手装置、通信量及び暗号鍵を登録して管理している。

この図４（Ａ）のセンタ拠点１０の暗号通信装置１６−１に設けた暗号鍵管理テーブル２４−１に対応して、相手装置であるローカル拠点１２−１〜１２−３の暗号通信装置１６−２〜１６−４に設けた暗号鍵管理テーブル２４−２，２４−３，２４−４の内容は、図４（Ｂ）（Ｃ）及び（Ｄ）に示す内容となる。

例えば図４（Ａ）のセンタ拠点１０における暗号鍵管理テーブル２４−１の１行目の管理レコードは、相手装置がローカル拠点１２−３の暗号通信装置１６−４であり、暗号鍵生成時刻は「２００６／４／１ ３：００：４５」であり、有効期間をこの場合には２４時間に設定していることから有効期限は「２００６／４／２ ３：００：４５」となっている。なお、暗号鍵の有効期間としては、一般に８時間、２４時間が設定可能であり、必要に応じていずれか一方を選択して設定する。

一方、この管理レコードの相手装置である暗号通信装置１６−４の図４（Ｄ）の暗号鍵管理テーブル２４−４にあっては、暗号鍵生成時刻、有効期限は図４（Ａ）の１行目の管理レコードと同じであり、相手装置がセンタ拠点の暗号通信装置１６−１となっている。

図４（Ａ）のセンタ拠点１０における暗号管理テーブル２４−１の２行目及び３行目は、相手装置がローカル拠点１２−１の暗号通信装置１６−２及びローカル拠点１２−２の暗号通信装置１６−３であり、暗号鍵生成時刻は１行目の管理レコードとほぼ同時刻であり、１行目が同時刻の４５秒であるのに対し、２行目が２秒後の４７秒、３行目が１１秒後の５６秒となり、ほぼ同時刻に暗号鍵の生成が行われている。

具体的には、図１の暗号通信システムにあっては、例えばシステムの運用開始時にあっては予め決められた運用開始時刻に、ローカル拠点１２−１〜１２−３に設けた端末装置１８−４，１８−５，１８−６からセンタ拠点１０の例えば端末装置１８−１に対し最初のフレーム送信を行う。したがって、ローカル拠点１２−１〜１２−３に設けている暗号通信装置１６−２，１６−３，１６−４のうち、最初にフレーム送信を端末装置側から受けた装置において暗号鍵交換処理が起動し、センタ拠点１０の暗号通信装置１６−１とのあいだで暗号鍵交換プロトコルＩＫＥに従ったネゴシエーションにより暗号鍵の生成と交換による暗号鍵の共有を行うことになる。

もちろん暗号通信システムにおける別の運用形態として、予め定めた運用時刻にセンタ拠点の端末装置１８−１〜１８−３からローカル拠点１２−１，１２−２，１２−３側の端末装置１８−４，１８−５，１８−６に対し最初のフレーム送信を行い、暗号通信装置１６−１側の暗号鍵交換処理部で暗号鍵を生成して分配することにより暗号通信を開始するようにしても良い。

再び図２を参照するに、有効期限管理部２６−１は、図４（Ａ）のように、暗号鍵管理テーブル２４−１に暗号鍵を登録した際に有効期限を設定し、設定した有効期限を管理する。即ち、有効期限管理部２６−１は暗号鍵管理テーブル２４−１を検索し、有効期限に対する残り時間が予め定めた所定時間以下となった暗号鍵を検索した場合、暗号鍵交換処理部２２−１に対し暗号鍵の更新を指示する。この暗号鍵の更新を受けた暗号鍵交換処理部２２−１は、通信開始時と同じ暗号鍵交換プロトコルにより暗号鍵の生成と交換を行い、装置自身及び相手装置の暗号鍵を更新する。

ここで、有効期限管理部２６−１で暗号鍵の更新を指示する有効期限までの一定の残り時間としては、管理交換プロトコルにより期限前に暗号鍵の生成交換による更新が完了できるに十分な時間を設定している。

このような有効期限を使用した暗号鍵の更新に加え本実施形態にあっては、有効期限管理部２６−１で有効期限に近付いた暗号鍵がない場合についても、暗号通信装置１６−１の装置負荷であるＣＰＵ負荷を計測し、ＣＰＵ負荷の過去一定時間の平均値が所定の閾値以下の状態を判定した際に、通信量が所定値以下となる通信量の少ない相手先の暗号通信装置との暗号鍵を検索して、暗号鍵交換処理部２２−１に暗号鍵の更新を指示する。

このため、有効期限管理部２６−１に対してはＣＰＵ負荷計測部２８−１と通信量計測部３０−１が設けられている。ＣＰＵ負荷計測部２８−１は、暗号通信装置１６−１のプログラムを実行するＣＰＵの負荷を計測して出力する。また通信量計測部３０−１は、フレーム送受信部２０−１による暗号通信の通信量、具体的にはビットレート（ｂｐｓ）を計測して、有効期限管理部２６−１に出力している。

図３は図１のローカル拠点１２−１〜１２−３に配置した本発明による暗号通信装置の実施形態をローカル拠点１２−１の暗号通信装置１６−２について示した機能構成のブロック図である。

図３のローカル拠点に設置される暗号通信装置１６−２は、フレーム送受信部２０−２、暗号鍵交換処理部２２−２及び暗号鍵管理テーブル２４−２を備えているが、図１の実施形態にあっては、暗号鍵の有効期限管理はセンタ拠点の暗号通信装置１６−１のみで行っていることから、図２のセンタ拠点の暗号通信装置１６−１に設けている有効期限管理部２６−１、ＣＰＵ負荷計測部２８−１及び通信量計測部３０−１に相当する機能は無効化されて動作しないことから、これを点線で示している。

図５は本実施形態の暗号通信プログラムを実行するコンピュータのハードウエア環境のブロック図である。図５において、暗号通信装置を実現するコンピュータはＣＰＵ３２を備え、ＣＰＵ３２のバス３４に対し、ＲＡＭ３６、ＲＯＭ３８、ハードディスクドライブ４０、キーボード４４，マウス４６及びディスプレイ４８を接続するデバイスインタフェース４２、外部のネットワークと接続するＷＡＮ用ネットワークアダプタ５０、及び内部の端末装置と接続するＬＡＮ用ネットワークアダプタ５２を接続している。

ハードディスクドライブ４０には本発明による暗号通信を実行するためのプログラムが格納されており、コンピュータを起動した際にブートアップによりＯＳをＲＡＭ３６に読出し配置した後に、アプリケーションプログラムとしての本発明の暗号通信プログラムがＲＡＭ３６に読み出し配置し、ＣＰＵ３２により実行する。

図６は図１のセンタ拠点１０に設けた暗号通信装置１６−１による暗号通信処理のフローチャートであり、このフローチャートの手順が、図２に示した機能構成を実現するセンタ拠点の暗号通信装置１６−１の暗号通信プログラムの内容となる。

図６において、センタ拠点暗号通信処理は、まずステップＳ１で運用開始時に伴うローカル拠点の暗号通信装置からの受信の有無をチェックしている。図１の暗号通信システムにあっては、運用開始時にローカル拠点からセンタ拠点に対しフレーム送信が行われることから、このフレーム送信に伴う通信開始時に暗号鍵交換処理が起動され、暗号鍵交換処理に伴うネゴシエーションによる通信接続がステップＳ１で受信される。

続いてステップＳ２で暗号鍵交換処理要求か否かチェックし、暗号鍵交換処理要求であった場合にはステップＳ３に進み、暗号鍵交換処理を実行する。この暗号鍵交換処理は、既に説明した暗号化アルゴリズムＩＰＳｅｃにおける暗号鍵交換プロトコルＩＫＥによる暗号鍵の生成と交換を行い、センタ拠点の暗号通信装置１６−１とローカル拠点側の相手装置とで暗号鍵を共有する。

続いてステップＳ４で、暗号鍵交換処理により生成した暗号鍵を暗号鍵管理テーブル２４−１に登録し、図４（Ａ）に示したように、暗号鍵生成時刻に対し例えば有効期間２４時間による有効期限を設定する。

一方、ステップＳ２でローカル拠点からの受信フレームが暗号鍵交換処理要求でなかった場合には、ステップＳ５に進み、暗号鍵管理テーブル２４−１を検索して相手装置に対応する暗号鍵を取得し、取得した暗号鍵を使用して受信フレームを復号化し、送信先の端末装置に送信する。続いてステップＳ６で、このときのフレーム通信における通信量を計測し、図４（Ａ）の暗号鍵管理テーブル２４−１に示すように通信量の値を更新する。

一方、ステップＳ１でローカル拠点の暗号通信装置からの受信でなかった場合にはステップＳ７に進み、ローカル拠点の暗号通信装置に対する送信か否かチェックする。このとき送信元の端末装置側からの送信フレームが受信されるとステップＳ８に進み、暗号鍵管理テーブル２４−１を検索して相手装置との暗号鍵を検索し、登録の有無をチェックする。もし暗号鍵の登録がなければステップＳ９に進み、暗号鍵交換処理を実行し、暗号鍵を生成して相手装置と交換し、ステップＳ１０で生成した暗号鍵を暗号鍵管理テーブルに登録し、有効期限を設定する。

ステップＳ８で相手装置との暗号鍵の登録が判別された場合には、ステップＳ１１に進み、対応する暗号鍵により送信フレームを暗号化して相手先の暗号通信装置に送信する。そしてステップＳ１２で、このときの送信フレームによる通信量を計測して、図４（Ａ）の暗号鍵管理テーブル２４−１の通信量を更新する。

続いてステップＳ１３で有効期限管理処理を実行し、この詳細は図７のフローチャートに示すようになる。このようなステップＳ１〜Ｓ１３の処理を、ステップＳ１４で停止指示があるまで繰り返している。

図７は図１のローカル拠点の暗号通信装置１６−２，１６−３，１６−４のそれぞれで行われるローカル拠点暗号通信処理のフローチャートであり、図３に示したローカル拠点の暗号通信装置１６−２の機能構成を実現するプログラムの処理内容を表わしている。

図７において、ローカル拠点の暗号通信処理は、ステップＳ１でセンタ拠点の暗号通信装置１６−１からの受信を判別するとステップＳ２に進み、この受信が通信開始時の暗号鍵交換要求であることを判別すると、ステップＳ３で暗号鍵交換処理を実行し、ステップＳ４で生成した暗号鍵を装置自身の暗号鍵管理テーブルに登録し、有効期限を設定する。

ここで、図１の暗号通信システムにあっては、ローカル拠点１２−１〜１２−３側からのフレーム送信で運用を開始していることから、センタ拠点側からの暗号鍵交換要求に伴うステップＳ３，Ｓ４の処理はスキップすることになる。

運用中にステップＳ１でセンタ拠点の暗号通信装置からの暗号化されたフレームの受信が判別された場合には、ステップＳ２で暗号鍵交換要求でないことが判別されてステップＳ５に進み、対応する暗号鍵により受信フレームを復号化し、送信先の端末装置に送信する。

ステップＳ６で装置自身に接続している端末装置からセンタ拠点の暗号通信装置１６−１に対する送信フレームを判別した場合には、ステップＳ７に進み、装置自身の暗号鍵管理テーブルを検索し、暗号鍵の登録の有無をチェックする。

ここで運用開始時にあっては、ローカル拠点１２−１〜１２−３側からセンタ拠点１０に対しフレーム送信を行うことから、運用開始時にステップＳ７で暗号鍵管理テーブルを検索しても相手装置との暗号鍵の登録が得られず、この場合にはステップＳ８に進み、暗号鍵交換処理を実行し、例えばローカル拠点側で暗号鍵を生成し、これをセンタ拠点側に引き渡して共有する。続いてステップＳ９で、生成した暗号鍵を暗号鍵管理テーブルに登録し、有効期限を設定する。

運用開始後に暗号鍵の登録が済んだ状態で、ステップＳ６でセンタ拠点に対するフレーム送信が判別された場合には、ステップＳ７で相手装置との暗号鍵の登録があることから、ステップＳ１０に進み、対応する暗号鍵により送信フレームを暗号化して、相手先となるセンタ拠点の暗号通信装置１６−１に送信する。このようなステップＳ１〜Ｓ１０の処理を、ステップＳ１１で停止指示があるまで繰り返す。

また図７のローカル拠点暗号通信処理にあっては、暗号鍵管理テーブルに登録した暗号鍵の有効期限の管理についてはセンタ拠点側で行っていることから、図１２のセンタ拠点における暗号通信処理におけるステップＳ６，Ｓ１２の通信量の更新、及びステップＳ１３の有効期限管理処理は除かれている。

図８は図６のステップＳ１３におけるセンタ拠点における有効期限管理処理の詳細を示したフローチャートである。図８において、有効期限管理処理は、図２の有効期限管理部２６−１が暗号鍵管理テーブル２４−１を走査し、有効期限切れ間近の暗号鍵があるか否か検索する。具体的には、有効期限に対する残り時間が所定時間以下となった暗号鍵を有効期限切れ間近の暗号鍵として検索する。

この検索により、ステップＳ２で有効期限間近の該当する暗号鍵が判別されると、ステップＳ９に進み、暗号鍵交換処理部２２−１に検索した暗号鍵の更新処理を指示する。これにより暗号鍵交換処理部２２−１は、更新対象となった暗号鍵を共有している相手装置との間で暗号鍵交換プロトコルＩＫＥに従ったネゴシエーションを経て暗号鍵の生成と交換を行って、それぞれ暗号鍵管理テーブルに登録することで、暗号鍵の更新とこれに伴う有効期限の再設定を行うことになる。

一方、ステップＳ２で有効期限切れ間近の暗号鍵がなかった場合には、ステップＳ３に進み、ＣＰＵ負荷計測部２８−１で計測している過去一定時間のＣＰＵ負荷の平均値を読み込み、ステップＳ４でＣＰＵ負荷は閾値以下か否かチェックする。

ＣＰＵ負荷が閾値以下であった場合にはＣＰＵ負荷は小さいと判断し、ステップＳ５に進み、暗号鍵管理テーブル２４−１の登録済暗号鍵の中から通信量が所定の閾値以下の暗号鍵を検索する。

この暗号鍵検索によりステップＳ６で通信量が閾値以下に該当する暗号鍵を判別すると、ステップＳ７に進み、複数の暗号鍵が該当したか否かチェックし、単一であればステップＳ９に進んで、有効期限切れ間近の場合と同様、暗号鍵交換処理部２２−１に対し暗号鍵の更新を指示する。

またステップＳ７で複数の暗号鍵の該当が判別された場合には、ステップＳ８で、その中で最小通信時間の暗号鍵を検索し、同じくステップＳ９に進み、暗号鍵交換処理部２２−１に暗号鍵の更新を指示する。

このような有効期限管理処理により、運用開始時にあっては、例えば図４（Ａ）のセンタ拠点における暗号鍵管理テーブル２４−１に示すように、相手装置の暗号鍵の暗号鍵生成時刻がほぼ同じであることで有効期限も同じ時刻に集中しているが、その後の運用中におけるセンタ拠点１０の暗号通信装置１６−１のＣＰＵ負荷の状態と、相手装置であるローカル拠点１２−１〜１２−３の装置との間の通信量に基づき、有効期限に達する前に動的にＣＰＵ負荷と通信量による暗号鍵更新の条件を満足した暗号鍵につき暗号鍵更新処理が実行され、その結果、暗号鍵生成時刻がＣＰＵ負荷と通信利用に依存して適宜に分散し、これに伴う有効期限も分散することになる。

したがって、通信開始時刻を同一にして同じ有効期限で複数の装置に対する暗号鍵の有効期限を管理していても、有効期限がシステム運用を通じて分散することで、特定の装置の暗号鍵が有効期限に達したときに、その前後に接近して他の装置の暗号鍵の有効期限が存在する確率が大幅に低減し、暗号鍵更新処理が集中することで有効期限までに暗号鍵の更新ができずに通信不能となる状態発生を確実に防止することができる。

図９は図６のステップＳ１３における有効期限管理処理の他の実施形態を示したフローチャートであり、この実施形態にあっては、有効期間の中に暗号鍵更新禁止期間を設定して有効期限管理を行うようにしたことを特徴とする。

本実施形態における暗号鍵の有効期限は、暗号鍵生成日時から例えば２４時間あるいは８時間といった決まった有効時間による有効期限を設定しているが、図８の実施形態におけるＣＰＵ負荷と通信量に基づく暗号鍵の更新によれば、この２つの条件が満たされた場合、有効期間の初期段階であっても暗号鍵の更新が行われてしまう。

しかしながら、一度生成した暗号鍵は、ある程度の時間に亘って使用しなければ無意味であることから、図９の実施形態にあっては、有効期間の開始時刻、即ち暗号鍵の生成時刻から一定時間の暗号鍵更新禁止期間を設定し、この暗号鍵更新禁止期間についてはＣＰＵ負荷及び通信量による暗号鍵更新の条件が満たされても暗号鍵の更新を行えないようにしている。

これによって、ＣＰＵ負荷と通信量から暗号鍵更新を行うようにしても、暗号鍵の更新から暗号鍵更新禁止期間となる一定時間は暗号鍵の更新が禁止され、生成した暗号鍵の使用期間が不必要に短くなってしまうことを防止できる。

この暗号鍵更新禁止期間を設定した図９の有効期限管理処理にあっては、ステップＳ１〜Ｓ８については図８の有効期限管理処理と同じであるが、ステップＳ９で現在の暗号鍵生成時刻からの経過時間が予め設定した暗号鍵更新の禁止期間か否かチェックし、もし禁止期間であれば、ステップＳ１０の暗号鍵の更新処理をスキップして、暗号鍵更新禁止期間における暗号鍵の更新を行わないようにしている。

ここで有効期間に対しどのくらいの暗号鍵更新禁止期間を設定するかは、図１の暗号通信システムにおける運用履歴から統計的に決めることが望ましい。具体的には、デフォルトとしての暗号鍵更新禁止期間を例えば有効期間の５０％に設定しておき、暗号鍵の更新が集中するようであればディフォルトの暗号鍵更新禁止期間を短くし、一方、暗号鍵更新が十分に分散するようであればディフォルトの暗号鍵更新禁止期間を長くするように調整すればよい。

図１０は本発明による暗号通信システムの他の実施形態を示したブロック図であり、この実施形態にあっては、拠点の各々で暗号鍵の有効期限を管理するようにしたことを特徴とする。

図１０にあっては、例えば４つの拠点１０−１〜１０−４をネットワーク１４を介して接続し、拠点１０−１〜１０−４のそれぞれには暗号通信装置１６−１１，１６−１２，１６−１３，１６−１４が配置され、それぞれ２台ずつ端末装置１８−１１，１８−１２、端末装置１８−２１，１８−２２、端末装置１８−３１，１８−３２及び端末装置１８−４１，１８−４２を接続している。

暗号通信装置１６−１１〜１６−１４のそれぞれには暗号鍵管理テーブル２４−１１，２４−１２，２４−１３，２４−１４が設けられている。

図１０の実施形態における暗号通信装置１６−１１〜１６−１４のプログラム実行に伴う機能構成は、図２に示した図１の暗号通信システムにおけるセンタ拠点１０の暗号通信装置１６−１と同様、フレーム送受信部２０−１、暗号鍵交換処理部２２−１、暗号鍵管理テーブル２４−１、有効期限管理部２６−１、ＣＰＵ負荷計測部２８−１及び通信量計測部３０−１を備えている。

また暗号鍵管理テーブル２４−１１〜２４−１４を使用した有効期限の管理は、それぞれの暗号通信装置１６−１１〜１６−１４で行われるが、重複した有効期限の管理を回避するため、本実施形態にあっては例えば暗号鍵を生成した装置で有効期限を管理するようにしている。

図１１は図１０の暗号通信装置１６−１１〜１６−１４に設けた暗号鍵管理テーブル２４−１１，２４−１２，２４−１３，２４−１４の内容を、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、図１１（Ｃ）、図１１（Ｄ）にそれぞれ示している。

暗号鍵管理テーブル２４−１１〜２４−１４は、図１の暗号通信システムの場合と同様、暗号鍵生成時刻、有効期限、相手装置、通信量及び暗号鍵を登録しているが、更に有効期限管理を行うため暗号鍵の生成フラグを新たに設けている。

暗号鍵の生成フラグは、暗号鍵を生成した装置側で「１」にセットし、暗号鍵を生成せずに受け渡された装置側では「０」にリセットされており、暗号鍵の有効期限の管理は生成フラグが「１」にセットされている暗号鍵について行うことになる。

図１１（Ａ）の拠点１０−１の暗号通信装置１６−１１に設けた暗号鍵管理テーブル２４−１１にあっては、１行目と３行目の相手装置が拠点１０−４の暗号通信装置１６−１４と拠点１０−３の暗号通信装置１６−１３について「１」にセットされており、この２つの暗号鍵について有効期限を管理している。

一方、拠点１０−１，１０−３の暗号通信装置１６−１１，１６−１３で管理している暗号鍵については、暗号鍵を生成した図１１（Ｃ）の暗号通信装置１６−３の暗号鍵管理テーブル２４−１３の生成フラグが「１」にセットされており、暗号通信装置１６−３で有効期限が管理されている。

図１２は図１０の各拠点の暗号通信装置１６−１１〜１６−１４のそれぞれで行われる暗号通信処理のフローチャートである。この各拠点で行われる暗号通信処理は、図６に示した図１におけるセンタ拠点１０の暗号通信装置１６−１の暗号通信処理と基本的に同じであり、相違点は、ステップＳ１及びステップＳ２でローカル拠点の暗号通信装置ではなく、相互接続している他の暗号通信装置からの受信または送信をチェックしている点だけである。

図１３は図１２のステップＳ１３における有効期限管理処理の詳細を示したフローチャートである。この有効期限管理処理は図９に示した図１のセンタ拠点における有効期限管理処理と同じであるが、相違点はステップＳ１で図１１に示したようにそれぞれの暗号鍵管理テーブル２４−１１〜２４−１４における生成フラグが「１」にセットされた暗号鍵を対象に有効期限切れ間近の暗号鍵か否かを検索している点であり、それ以外の点は同じ処理となる。

また図１３の実施形態にあっては、暗号鍵更新の禁止期間を設定してステップＳ９で暗号鍵更新禁止期間か否か判別しているが、ステップＳ９の処理を除いて図８の有効期限管理処理と同じ処理としてもよい。

また本発明は、図６〜図７，図１２に示した暗号通信プログラムを格納した記録媒体を提供する。この記録媒体は、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピィディスク（Ｒ）、ＤＶＤディスク、光磁気ディスク、ＩＣカードなどの可搬型記録媒体や、コンピュータシステムの内外に備えられたハードディスクドライブなどの記憶装置の他、回線を介してプログラムを保持するデータベース、更には他のコンピュータシステム並びにそのデータベースや、更に回線上の伝送媒体を含むものである。

なお上記の実施形態は暗号化通信の暗号鍵として暗号化と復号化で同じ暗号鍵を使用する共有鍵暗号方式を例に取るものであったが、暗号化と復号化で別々の暗号鍵を用いる方式である公開鍵方式に適用することもできる。

また上記の実施形態は暗号化プロトコルとしてＩＰＳｅｃ（ＩＰセキュリティプロトコル）を例に取るものであったが、それ以外のアプリケーション依存となるＳＳＬ，ＳＳＨ，Ｓ／ＭＩＭＥ，ＰＧＰなどであってもよい。

また本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に上記の実施形態に示した数値による限定は受けない。

ここで本発明の特徴をまとめて列挙すると次の付記のようになる。
（付記）

（付記１）（システム）
端末装置を接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信システムに於いて、
前記複数の暗号通信装置に、
他の暗号通信装置に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化するフレーム送受信部と、
他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理部と、
を設け、
前記複数の暗号通信装置の少なくとも一部に、
装置負荷を計測する装置負荷計測部と、
相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測部と、
前記暗号鍵交換部で生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、前記有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、前記装置負荷が低い状態を判定した際に、前記通信量が少ない相手先の暗号通信装置の暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理部と、
を設けたことを特徴とする暗号通信システム。（１）

（付記２）（暗号鍵管理テーブル）
付記１記載の暗号通信システムに於いて、前記有効期限管理部は暗号鍵管理テーブルを備え、前記暗号鍵管理テーブルに、暗号鍵生成日時、有効期限、相手装置、通信量及び暗号鍵を登録して管理することを特徴とする暗号通信システム。

（付記３）（１：ｎ暗号通信システム）
付記１記載の暗号通信システムに於いて、一台のセンタ暗号通信装置に対し複数のローカル暗号通信装置を接続して暗号通信する場合、
前記センタ暗号通信装置に、前記フレーム送受信部、暗号鍵交換処理部、装置負荷計測部、通信量計測部及び有効期限管理部を設け、
前記ローカル暗号通信装置の各々に、前記フレーム送受信部及び暗号鍵交換処理部を設けたことを特徴とする暗号通信システム。（２）

（付記４）（相互暗号通信システム）
付記１記載の暗号通信システムに於いて、複数の暗号通信装置の相互間で暗号通信する場合、前記複数の暗号通信装置の各々に、前記フレーム送受信部、暗号鍵交換処理部、装置負荷計測部、通信量計測部及び有効期限管理部を設けたことを特徴とする暗号通信システム。（３）

（付記５）（最初の受信接続で暗号鍵を生成交換して期限管理）
付記１記載の暗号通信システムに於いて、前記暗号鍵交換処理部は、他の暗号通信装置から最初の受信接続を受けた際に、前記暗号鍵を生成して交換すると共に、前記有効期限管理部に暗号鍵の有効期限管理を指示することを特徴とする暗号通信システム。（４）

（付記６）（最初の送信接続で暗号鍵を生成交換して期限管理）
付記１記載の暗号通信システムに於いて、前記暗号鍵交換処理部は、他の暗号通信装置へ最初に送信接続した際に、前記暗号鍵を生成して交換すると共に、前記有効期限管理部に暗号鍵の有効期限管理を指示することを特徴とする暗号通信システム。（５）

（付記７）（装置負荷の詳細）
付記１記載の暗号通信システムに於いて、
前記装置負荷計測部はＣＰＵ負荷を計測し、
前記有効期限管理部は、前記ＣＰＵ負荷の過去一定時間の平均値が所定値を下回った場合に暗号鍵更新タイミングと判定し、前記通信量が所定値以下で且つ最小の相手先の暗号通信装置を検索して前記暗号鍵交換部に再度の暗号鍵生成による暗号鍵の更新を指示することを特徴とする暗号通信システム。（６）

（付記８）（通信料測定の詳細bps）
付記１記載の暗号通信システムに於いて、前記通信量計測部は、前記通信量として単位時間当りのビットレートを計測することを特徴とする暗号通信システム。

（付記９）（暗号鍵更新の禁止期間）
付記１記載の暗号通信システムに於いて、前記有効期限管理部は、前記暗号鍵の更新から所定時間は暗号鍵更新を禁止することを特徴とする暗号通信システム。（７）

（付記１０）（共有鍵暗号方式）
付記１記載の暗号通信システムに於いて、前記暗号鍵交換処理部は、暗号化と復号化で同じ暗号鍵を使用する共有鍵暗号方式の暗号鍵を生成して交換することを特徴とする暗号通信システム。

（付記１１）（装置）
端末装置を接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信装置に於いて、
他の暗号通信装置に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化する送受信部と、
他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理部と、
装置負荷を計測する装置負荷計測部と、
相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測部と、
前記暗号鍵交換部で生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、前記有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、前記装置負荷が低い状態を判定した際に、前記通信量が少ない相手先の暗号通信装置の暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理部と、
を備えたことを特徴とする暗号通信装置。（８）

（付記１２）（暗号鍵管理テーブル）
付記１１記載の暗号通信システムに於いて、前記有効期限管理部は暗号鍵管理テーブルを備え、前記暗号鍵管理テーブルに、暗号鍵生成日時、有効期限、相手装置、通信量及び暗号鍵を登録して管理することを特徴とする暗号通信装置。

（付記１３）（最初の受信接続で暗号鍵を生成交換して期限管理）
付記１１記載の暗号通信装置に於いて、前記暗号鍵交換処理部は、他の暗号通信装置から最初の受信接続を受けた際に、前記暗号鍵を生成して交換すると共に、前記有効期限管理部に暗号鍵の有効期限管理を指示することを特徴とする暗号通信装置。

（付記１４）（最初の送信接続で暗号鍵を生成交換して期限管理）
付記１１記載の暗号通信装置に於いて、前記暗号鍵交換処理部は、他の暗号通信装置へ最初に送信接続した際に、前記暗号鍵を生成して交換すると共に、前記有効期限管理部に暗号鍵の有効期限管理を指示することを特徴とする暗号通信装置。

（付記１５）（装置負荷の詳細）
付記１１記載の暗号通信装置に於いて、
前記装置負荷計測部はＣＰＵ負荷を計測し、
前記有効期限管理部は、前記ＣＰＵ負荷の過去一定時間の平均値が所定値を下回った場合に暗号鍵更新タイミングと判定し、前記通信量が所定値以下で且つ最小の相手先の暗号通信装置を検索して前記暗号鍵交換部に再度の暗号鍵生成による暗号鍵の更新を指示することを特徴とする暗号通信装置。

（付記１６）（暗号鍵更新の禁止期間）
付記１１記載の暗号通信装置に於いて、前記有効期限管理部は、前記暗号鍵の更新から所定時間は暗号鍵更新を禁止することを特徴とする暗号通信装置。

（付記１７）（方法）
端末装置を接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信方法に於いて、
他の暗号通信方法に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化する送受信ステップと、
他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理ステップと、
装置負荷を計測する装置負荷計測ステップと、
相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測ステップと、
前記暗号鍵交換ステップで生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理ステップに再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、前記有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、前記装置負荷が低い状態を判定した際に、前記通信量が少ない相手先の暗号通信装置の暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理ステップに再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理ステップと、
を備えたことを特徴とする暗号通信方法。（９）

（付記１８）（装置負荷の詳細）
付記１７記載の暗号通信方法に於いて、
前記装置負荷計測ステップはＣＰＵ負荷を計測し、
前記有効期限管理ステップは、前記ＣＰＵ負荷の過去一定時間の平均値が所定値を下回った場合に暗号鍵更新タイミングと判定し、前記通信量が所定値以下で且つ最小の相手先の暗号通信装置を検索して前記暗号鍵交換ステップに再度の暗号鍵生成による暗号鍵の更新を指示することを特徴とする暗号通信方法。

（付記１９）（プログラム）
端末プログラムを接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信装置のコンピュータに、
他の暗号通信装置に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化する送受信ステップと、
他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理ステップと、
装置負荷を計測する装置負荷計測ステップと、
相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測ステップと、
前記暗号鍵交換ステップで生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理ステップに再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、前記有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、前記装置負荷が低い状態を判定した際に、前記通信量が少ない相手先の暗号通信装置を検索して前記暗号鍵交換処理ステップに再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理ステップと、
を実行させることを特徴とする暗号通信プログラム。（１０）

（付記２０）（装置負荷の詳細）
付記１９記載の暗号通信プログラムに於いて、
前記装置負荷計測ステップはＣＰＵ負荷を計測し、
前記有効期限管理ステップは、前記ＣＰＵ負荷の過去一定時間の平均値が所定値を下回った場合に暗号鍵更新タイミングと判定し、前記通信量が所定値以下で且つ最小の相手先の暗号通信装置を検索して前記暗号鍵交換ステップに再度の暗号鍵生成による暗号鍵の更新を指示することを特徴とする暗号通信プログラム。

（付記２１）
他の暗号通信装置とネットワークを介して接続されるとともに、端末装置が接続され、前記端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して前記端末装置に送信する暗号通信装置に於いて、
他の暗号通信装置に送信するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化する送受信部と、
暗号鍵交換手順に従って、他の暗号通信装置との間でのデータ送受信に用いる暗号鍵を生成する暗号鍵処理部と、
自装置負荷を計測する装置負荷計測部と、
他の暗号通信装置の通信量を計測する通信量計測部と、
前記装置負荷計測部によって負荷が低い状態を判定した際に、前記通信量計測部による計測結果に基づいて通信量が少ない他の暗号通信装置を検索して、前記暗号鍵交換処理部に当該他の暗号通信装置との間の暗号鍵更新を指示する管理部と、
を備えたことを特徴とする暗号通信装置。

（付記２２）
他装置と接続され、他装置との間で情報の送受信を行う情報処理装置に於いて、
暗号鍵により暗号化された送信情報を他装置に送信すると共に、他装置からの受信情報を前記暗号鍵による復号化する送受信部と、
自装置の負荷を計測する装置負荷計測部と、
前記装置負荷計測部によって負荷が低い状態を判定した際に、通信量が少ない他装置を検索して、当該他装置との間の情報送受信に用いられる暗号鍵を更新する管理部と、
を備えたことを特徴とする情報処理装置。

（付記２３）
付記２２記載の情報処理装置に於いて、
前記情報処理装置は複数の他装置に接続されており、
前記暗号鍵処理部は、前記複数の他装置のそれぞれに対応して、異なる暗号鍵を生成することを特徴とする情報処理装置。

センタ拠点で有効期限を集中管理する本発明による暗号通信システムの実施形態を示したブロック図 図１のセンタ拠点に配置した本発明による暗号通信装置の実施形態を示した機能構成のブロック図 図１のローカル拠点に配置した本発明による暗号通信装置の実施形態を示した機能構成のブロック図 図１の実施形態の暗号通信装置に設けた暗号鍵管理テーブルの説明図 本実施形態の暗号通信装置の機能を実現するプログラムを実行するコンピュータのハードウェア環境のブロック図 図１のセンタ拠点での暗号通信処理のフローチャート 図１のローカル拠点での暗号通信処理のフローチャート 図６のステップＳ１３における有効期限管理処理の詳細を示したフローチャート 暗号鍵更新禁止期間を設定した場合の図６のステップＳ１３における有効期限管理処理の詳細を示したフローチャート 拠点の各々で有効期限を管理する本発明による暗号通信システムの他の実施形態を示したブロック図 図１０の実施形態の暗号通信装置に設けた暗号鍵管理テーブルの説明図 図１０のセンタ拠点での暗号通信処理のフローチャート 図１２のステップＳ１３における有効期限管理処理の詳細を示したフローチャート 従来の暗号通信システムのブロック図 図１４の暗号通信装置の機能構成のブロック図 図１０の従来システムの暗号通信装置に設けた暗号鍵管理テーブルの説明図

符号の説明

１０：センタ拠点
１０−１〜１０−４：拠点
１２−１〜１２−３：ローカル拠点
１４：ネットワーク
１６−１〜１６−４：暗号通信装置
１８−１〜１８−６，１８−１１〜１８−４２：端末装置
２０−１，２０−２：フレーム送受信部
２２−１，２２−２：暗号鍵交換処理部
２４−１〜２４−４：暗号鍵管理テーブル
２６−１：有効期限管理部
２８−１：ＣＰＵ負荷計測部
３０：−１：通信量計測部
３２：ＣＰＵ
３４：バス
３６：ＲＡＭ
３８：ＲＯＭ
４０：ハードディスクドライブ
４２：デバイスインタフェース
４４：キーボード
４６：マウス
４８：ディスプレイ
５０：ＷＡＮ用ネットワークアダプタ
５２：ＬＡＮ用ネットワークアダプタ

Claims (10)

1. 端末装置を接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信システムに於いて、
   前記複数の暗号通信装置に、
   他の暗号通信装置に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化するフレーム送受信部と、
   他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理部と、
   を設けるとともに、
   前記複数の暗号通信装置の少なくとも一部に、
   装置負荷を計測する装置負荷計測部と、
   相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測部と、
   前記暗号鍵交換部で生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、前記有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、前記装置負荷が低い状態を判定した際に、前記通信量が少ない相手先の暗号通信装置の暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理部と、
   を設けたことを特徴とする暗号通信システム。
   
2. 請求項１記載の暗号通信システムに於いて、一台のセンタ暗号通信装置に対し複数のローカル暗号通信装置を接続して暗号通信する場合、
   前記センタ暗号通信装置に、前記フレーム送受信部、暗号鍵交換処理部、装置負荷計測部、通信量計測部及び有効期限管理部を設け、
   前記ローカル暗号通信装置の各々に、前記フレーム送受信部及び暗号鍵交換処理部を設けたことを特徴とする暗号通信システム。
   
3. 請求項１記載の暗号通信システムに於いて、複数の暗号通信装置の相互間で暗号通信する場合、前記複数の暗号通信装置の各々に、前記フレーム送受信部、暗号鍵交換処理部、装置負荷計測部、通信量計測部及び有効期限管理部を設けたことを特徴とする暗号通信システム。
   
4. 請求項１記載の暗号通信システムに於いて、前記暗号鍵交換処理部は、他の暗号通信装置から最初の受信接続を受けた際に、前記暗号鍵を生成して交換すると共に、前記有効期限管理部に暗号鍵の有効期限管理を指示することを特徴とする暗号通信システム。
   
5. 請求項１記載の暗号通信システムに於いて、前記暗号鍵交換処理部は、他の暗号通信装置へ最初に送信接続した際に、前記暗号鍵を生成して交換すると共に、前記有効期限管理部に暗号鍵の有効期限管理を指示することを特徴とする暗号通信システム。
   
6. 請求項１記載の暗号通信システムに於いて、
   前記装置負荷計測部はＣＰＵ負荷を計測し、
   前記有効期限管理部は、前記ＣＰＵ負荷の過去一定時間の平均値が所定値を下回った場合に暗号鍵更新タイミングと判定し、前記通信量が所定値以下で且つ最小の相手先の暗号通信装置を検索して前記暗号鍵交換部に再度の暗号鍵生成による暗号鍵の更新を指示することを特徴とする暗号通信システム。
   
7. 請求項１記載の暗号通信システムに於いて、前記有効期限管理部は、前記暗号鍵の更新から所定時間は暗号鍵更新を禁止することを特徴とする暗号通信システム。
   
8. 端末装置を接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信装置に於いて、
   他の暗号通信装置に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化する送受信部と、
   他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理部と、
   装置負荷を計測する装置負荷計測部と、
   相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測部と、
   前記暗号鍵交換部で生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、前記有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、前記装置負荷が低い状態を判定した際に、前記通信量が少ない相手先の暗号通信装置の暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理部に再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理部と、
   を備えたことを特徴とする暗号通信装置。
   
9. 端末装置を接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信方法に於いて、
   他の暗号通信方法に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化する送受信ステップと、
   他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理ステップと、
   装置負荷を計測する装置負荷計測ステップと、
   相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測ステップと、
   前記暗号鍵交換ステップで生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理ステップに再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、前記有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、前記装置負荷が低い状態を判定した際に、前記通信量が少ない相手先の暗号通信装置の暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理ステップに再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理ステップと、
   を備えたことを特徴とする暗号通信方法。
   
10. 端末プログラムを接続した複数の暗号通信装置をネットワークを介して接続し、送信元の端末装置から受信したデータを暗号化して他の暗号通信装置に送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを復号化して送信先の端末装置に送信する暗号通信装置のコンピュータに、
    他の暗号通信装置に対するデータを暗号鍵を使用して暗号化して送信すると共に、他の暗号通信装置から受信したデータを前記暗号鍵を使用して復号化する送受信ステップと、
    他の暗号通信装置との最初の通信開始時に、相手装置との事前折衝を伴う所定の暗号鍵交換手順に従って暗号鍵を生成して交換する暗号鍵交換処理ステップと、
    装置負荷を計測する装置負荷計測ステップと、
    相手先の暗号通信装置毎の通信量を計測する通信量計測ステップと、
    前記暗号鍵交換ステップで生成した暗号鍵に有効期限を設定し、有効期限が近づいた暗号鍵を検索して前記暗号鍵交換処理ステップに再度の暗号鍵生成による暗号鍵更新を指示し、前記有効期限に近づいた暗号鍵がない場合は、前記装置負荷が低い状態を判定した際に、前記通信量が少ない相手先の暗号通信装置を検索して前記暗号鍵交換処理ステップに再度の暗号鍵交換による暗号鍵更新を指示する有効期限管理ステップと、
    を実行させることを特徴とする暗号通信プログラム。

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