JP6365219B2 - 計測用機器、端末認証方法 - Google Patents

Description

本発明は、計測用機器における短距離無線通信の簡易認証機能に関する。

無線通信規格としてBluetooth（登録商標）が普及している。Bluetoothは、数ｍ程度の機器間に用いられる短距離無線通信規格であり、ＰＣ、ＰＣ周辺機器、携帯電話、音響機器、ゲーム機器等種々の機器間の無線通信に採用されている。

プラント等において各種センサが測定したデータを収集するデータロガー等の計測用機器においてもBluetooth機能を備えるものが多くなっている。一般に、計測用機器が備える表示装置と入力装置は必要最小限の機能しかないため、各種設定や動作指示の操作性が十分ではない。このため、端末装置と通信を行ない、端末装置から計測用機器にコマンドを送るようにしている。端末装置としては、可搬型のＰＣ等が用いられている。

図５は、Bluetoothによる無線通信を行なう計測用機器３００と端末装置４００との従来の構成例を示すブロック図である。本図に示すように、データロガー等の計測用機器３００は、Bluetooth通信部３１０、通信処理部３２０、ログイン処理部３３０、ユーザ管理部３４０、コマンド処理部３５０、表示部３６０、操作入力部３７０を備えている。なお、本図では、通信、認証処理に注目しており、データ収集等の処理を行なうブロックは省略している。

Bluetooth通信部３１０は、Bluetoothによる他装置との通信処理を行なう。通信処理部３２０は、計測用機器通信ツール４２０がインストールされた端末装置４００との通信処理を行なう。ログイン処理部３３０は、端末装置４００との通信に際し、ユーザ管理部３４０にあらかじめ登録されたユーザＩＤとパスワードとを用いた認証によるログイン処理を行なう。ログイン処理は、ユーザの利便性を考慮して要否を切り替えることができるようにしている。コマンド処理部３５０は、端末装置４００から送られたコマンドの処理を行なう。表示部３６０は、例えば、２個の７セグメントの表示装置で構成される。操作入力部３７０は、例えば、４個の操作ボタンで構成される。

端末装置４００は、Bluetooth通信部４１０、計測用機器通信ツール４２０を備えている。Bluetooth通信部４１０は、Bluetoothによる他装置との通信処理を行なう。計測用機器通信ツール４２０は、計測用機器３００と通信を行ない、計測用機器３００にコマンドを送信したり、計測用機器３００から情報を取得したりするためのツールである。

図６は、計測用機器３００が端末装置４００とBluetoothによる通信を行なう場合の動作を説明するフローチャートである。Bluetoothでは、通信可能な装置を特定するペアリングという処理が必要になる。このため、計測用機器３００と端末装置４００との間でペアリングが行なわれていない場合には（Ｓ３０１：Ｎｏ）、まずペアリング処理を行なう（Ｓ３０２）。

ペアリングには、従前からのＰＩＮ方式と、Bluetooth2.1以降で採用されたＳＳＰ（Secure Simple Pairing）方式とがある。ＰＩＮ方式は、ＰＩＮコードと呼ばれる通常４桁の数字を装置に入力することで機器間の認証を行なう。ＰＩＮ方式は、数字を入力しなければならない煩雑さと、通信秘匿に脆弱性があるという問題がある。

これに対し、ＳＳＰ方式では、Just Works、Numeric Comparison等の数字入力が不要な認証方法が可能となり操作性が向上している。また、ＰＩＮ方式に比べ通信秘匿性が向上している。

ペアリング処理により、計測用機器３００のBluetooth通信部３１０には、端末装置４００のデバイス情報ＩｎｆｏＴＭが登録され、端末装置４００のBluetooth通信部４１０には、計測用機器３００のデバイス情報ＩｎｆｏＭＤが登録される。

ペアリング済の状態で、端末装置４００の計測用機器通信ツール４２０が、ＩｎｆｏＭＤに割り当てたシリアルポートをオープンすることで、計測用機器３００とのコネクションが成立し、Bluetoothによる通信が可能となる（Ｓ３０３）。

通信処理部３２０では、ログイン処理の要否を設定しておくことができる。例えば、セキュリティの観点から、ログインユーザを限定し、ログ情報収集等のユーザ管理に行なう場合には、ログイン処理要と設定し、認証情報入力の手間を省いてユーザの利便性を考慮する場合には、ログイン処理不要と設定する。

ログイン処理不要と設定されている場合（Ｓ３０４：Ｎｏ）には、コネクションが成立した段階で、端末装置４００から計測用機器３００の操作が可能となる（Ｓ３０７）。具体的には、計測用機器通信ツール４２０を利用して、コマンドを計測用機器３００に送信すると、計測用機器３００のコマンド処理部３５０がコマンドに応じた動作を行なうようになる。

ログイン処理要と設定されている場合（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、端末装置４００の計測用機器通信ツール４２０を介してユーザＩＤとパスワードの入力を要求する（Ｓ３０５）。そして、入力されたユーザＩＤとパスワードと、ユーザ管理部３４０に登録されているユーザＩＤとパスワードとを用いてログイン認証を行ない、認証された場合（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）は、端末装置４００から計測用機器３００の操作が可能となる（Ｓ３０７）。一方、パスワード認証不可の場合（Ｓ３０６：Ｎｏ）は、端末装置４００とのBluetooth接続を解除する（Ｓ３０８）。

特開２０１０−２８８２１０号公報

上述のように、計測用機器は、セキュリティやユーザ管理の観点とユーザ利便性の観点のどちらを重視するかによって、ログイン処理の要否を設定できるようになっている。しかしながら、ユーザの利便性を重視してログイン処理を不要とした場合でも、不特定の装置から操作されることは避けることが望ましい。

一方で、不特定の装置からの操作を避けるために、接続のたびに装置を認証するための情報の入力を義務づけると、ユーザの利便性が損なわれることになる。

そこで、本発明は、ユーザの利便性を損なうことなく、計測用機器が不特定の端末装置から操作されることを防ぐことを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である計測用機器は、端末装置と短距離無線通信を行なう計測用機器であって、機器認証情報と、接続済の端末装置の機器識別子のリストを格納する端末認証情報格納部と、端末装置との接続成立に際し、前記端末装置の機器識別子を取得し、取得した機器識別子が、前記リストに記録されている場合は、端末認証可と判断し、取得した機器識別子が、前記リストに記録されていない場合は、前記端末装置に機器認証情報の入力を促し、入力された機器認証情報と格納された機器認証情報とが一致する場合に、端末認証可と判断して、取得した機器識別子を前記リストに記録し、入力された機器認証情報と格納された機器認証情報とが一致しない場合に、端末認証不可と判断して前記端末装置との接続を解除する端末認証処理部と、前記端末装置との接続成立に先立ち、通信先を特定するペアリング処理を行なう通信部と、表示装置から構成される表示部と、を備え、前記通信部は、前記ペアリング処理において所定の桁の整数を表示することにより通信先を特定するものであり、前記表示部は、通信先を特定するための整数を順次表示する処理を、区切りの記号の表示を挟んで繰り返し行なうことを特徴とする。
ここで、前記端末認証処理部が、端末認証可と判断した後、前記端末装置にユーザ識別情報とユーザ認証情報の入力を促し、入力されたユーザ識別情報とユーザ認証情報とを用いてログイン認証を行なうログイン処理部をさらに備えるようにしてもよい。
また、前記表示装置は、２個の７セグメント表示装置であり、前記所定の桁は、６桁であり前記通信対象を特定するための整数を順次表示する処理は、６桁の整数を上位桁から２桁ずつ順次表示する処理であるようにしてもよい。
また、前記端末認証処理部は、前記機器認証情報の変更を受け付け可能であり、前記機器認証情報の変更を受け付けた場合には、前記リストをクリアするようにしてもよい。上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である端末認証方法は、端末装置と短距離無線通信を行なう計測用機器における端末認証方法であって、機器認証情報と、接続済の端末装置の機器識別子のリストを格納するステップと、端末装置との接続成立に際し、前記端末装置の機器識別子を取得し、取得した機器識別子が、前記リストに記録されている場合は、端末認証可と判断し、取得した機器識別子が、前記リストに記録されていない場合は、前記端末装置に機器認証情報の入力を促し、入力された機器認証情報と格納された機器認証情報とが一致する場合に、端末認証可と判断して、取得した機器識別子を前記リストに記録し、入力された機器認証情報と格納された機器認証情報とが一致しない場合に、端末認証不可と判断して前記端末装置との接続を解除するステップと、前記端末装置との接続成立に先立ち、通信先を特定するペアリング処理を行なうステップと、前記ペアリング処理において所定の桁の整数を表示することにより通信先を特定するステップと、通信先を特定するための整数を順次表示する処理を、区切りの記号の表示を挟んで繰り返し行なうステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、ユーザの利便性を損なうことなく、計測用機器が不特定の端末装置から操作されることを防ぐことができる。

本実施形態におけるBluetoothによる無線通信を行なう計測用機器と端末装置との構成を示すブロック図である。 計測用機器が端末装置とBluetooth通信を行なう場合の手順について説明するフローチャートである。 ペアリングの際に、計測用機器の表示装置に表示される内容を説明する図である。 計測装置の端末認証処理とログイン処理を説明するフローチャートである。 Bluetoothによる無線通信を行なう計測用機器と端末装置との従来の構成例を示すブロック図である。 計測用機器が端末装置とBluetoothによる通信を行なう場合の動作を説明するフローチャートである。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態におけるBluetoothによる無線通信を行なう計測用機器１００と端末装置２００との構成を示すブロック図である。なお、本実施例では、Bluetoothによる通信を例に説明するが、本発明は、Bluetoothに限られず他の短距離無線通信に適用することもできる。

本図に示すように、データロガー等の計測用機器１００は、Bluetooth通信部１１０、通信処理部１２０、ログイン処理部１３０、ユーザ管理部１４０、コマンド処理部１５０、表示部１６０、操作入力部１７０、端末認証処理部１８０、端末認証情報格納部１９０を備えている。なお、本図では、通信、認証処理に注目しており、データ収集等の処理を行なうブロックは省略している。

Bluetooth通信部１１０は、Bluetoothによる他装置との通信処理を行なう。通信処理部１２０は、計測用機器通信ツール２２０がインストールされた端末装置２００との通信処理を行なう。ログイン処理部１３０は、端末装置２００との通信に際し、ユーザ管理部１４０にあらかじめ登録されたユーザＩＤとパスワードとを用いた認証によるログイン処理を行なう。ログイン処理は、ユーザの利便性を考慮して要否を切り替えることができるようにしている。コマンド処理部１５０は、端末装置２００から送られたコマンドの処理を行なう。表示部１６０は、例えば、２個の７セグメントの表示装置で構成される。操作入力部１７０は、例えば、４個の操作ボタンで構成される。

端末認証処理部１８０は、Bluetoothのコネクションが成立した端末装置に対して、操作を行なうことが許容される装置であるかどうかの判定を行なう。具体的には、初めて接続する端末装置２００であれば、あらかじめ定めた計測用機器１００のパスワードによる認証を行ない、認証された場合に、その端末装置２００からの操作を許可するとともに、端末装置２００の機器識別子を記録する。一方、接続実績のある端末装置２００であれば、パスワード認証を行なうことなく操作を許可する。

端末認証情報格納部１９０は、あらかじめ設定された計測用機器１００の機器パスワード１９１と、接続済の端末装置２００の機器識別子を記録する接続済端末識別子リスト１９２を格納する記憶領域である。端末装置２００の機器識別子としては、例えば、ＢＤアドレスやＭＡＣアドレスを用いることができる。

端末装置２００は、Bluetooth通信部２１０、計測用機器通信ツール２２０を備えている。Bluetooth通信部２１０は、Bluetoothによる他装置との通信処理を行なう。計測用機器通信ツール２２０は、計測用機器１００と通信を行ない、計測用機器１００にコマンドを送信したり、計測用機器１００から情報を取得したりするためのツールである。

上記構成の計測用機器１００が端末装置２００とBluetooth通信を行なう場合の手順について図２のフローチャートを参照して説明する。本手順は、Bluetooth通信部１１０の制御により行なわれる。

計測用機器１００と端末装置２００とがペアリング済であれば（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）、ペアリングの際に取得したデバイス情報を用いて、Bluetooth通信のコネクションを成立させる（Ｓ１０６）。

ペアリング済でない場合（Ｓ１０１：Ｎｏ）には、ペアリング処理を開始する（Ｓ１０２）。本実施形態では、ＳＳＰ方式のペアリングであるNumeric Comparison方式を用いるものとする。ＰＩＮ方式ではなく、ＳＳＰ方式を採用することで、高い通信秘匿性を実現している。

Numeric Comparison方式では、両装置の公開鍵から生成される６桁の整数を両装置に表示し、確認操作を行なうことで、通信対象の装置を確実に特定させる。ただし、計測用機器１００は、７セグメントの表示装置が２個備えられているに過ぎず、６桁の整数全体を一度に表示することはできない。そこで、６桁の整数を上位桁から２桁ずつ順次表示する処理を、区切りの記号の表示を挟んで繰り返し行なうことで６桁の整数を表示する（Ｓ１０３）。各表示は、例えば、１秒毎とすることができる。これにより、２個の７セグメントの表示装置で十分６桁の整数を認識できるようになる。

例えば、６桁の整数を「１２３４５６」とし、区切りの記号を「――」とすると、図３に示すような表示がなされることになる。すなわち、「１２」「３４」「５６」「――」という表示が１秒間隔等で順次切り替わることになる。

両装置に同じ６桁の整数が表示され、通信対象が特定されると、所定のボタン操作等による確認操作を受け付ける（Ｓ１０４）。これにより、デバイス情報が登録され（Ｓ１０５）、Bluetooth通信のコネクションが成立する（Ｓ１０６）。

次に、Bluetooth通信のコネクション成立後の動作について図４のフローチャートを参照して説明する。Bluetooth通信成立後の動作としては、端末認証処理とログイン処理とがある。端末認証処理は、端末認証処理部１８０の制御により行なわれる。ログイン処理は従来と同様に要否を設定することができ、ログイン処理部１３０の制御により行なわれる。

なお、端末認証情報格納部１９０には、計測用機器１００の機器パスワード１９１があらかじめ設定されているものとする。機器パスワード１９１は、管理者が任意に設定することができ、後述するように変更することも可能である。

端末認証処理は、Bluetooth通信のコネクションが成立した端末装置２００に対して、操作を行なうことが許容される端末装置２００であるかどうかを判定する処理である。Numeric Comparison方式によるBluetooth接続は、通信相手を確実に特定することができるが、いわゆるなりすましに対する耐性は高くない。このため、本実施形態ではBluetooth接続のたびに端末認証処理を行なうようにしている。この際に、ユーザの利便性を損なわないように、以下のような手順で端末認証処理を行なう。

まず、端末装置２００から端末識別子を取得する。端末識別子は、Bluetooth対応デバイスを識別するために使われる一意のアドレスであるＢＤアドレスやＭＡＣアドレスを用いることができる。コネクション成立時に取得した端末識別子を流用してもよい。

次に、取得した端末識別子が、接続済端末識別子リスト１９２に登録済であるかどうかを判定する（Ｓ２０２）。接続済端末識別子リスト１９２に登録済であれば（Ｓ２０２：Ｙｅｓ）、その端末装置２００は既に接続実績があるものとして端末認証可と判断する（Ｓ２０６）。

登録済でなければ（Ｓ２０３：Ｎｏ）、端末装置２００の計測用機器通信ツール２２０を介して機器パスワードの入力を要求する（Ｓ２０３）。

入力された機器パスワードが端末認証情報格納部１９０に格納している機器パスワードと一致する場合には、機器パスワード認証可（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）として、端末識別子を接続済端末識別子リスト１９２に登録し（Ｓ２０５）、端末認証可と判断する（Ｓ２０６）。

ここで、接続済端末識別子リスト１９２の登録可能数に上限を設けてもよい。この場合、例えば、ＦＩＦＯ方式により新たな端末識別子を登録するようにする。

一方、入力された機器パスワードが端末認証情報格納部１９０に格納している機器パスワードと一致しない場合には、機器パスワード認証不可（Ｓ２０４：Ｎｏ）として、端末装置２００との接続を解除する（Ｓ２１１）。これにより、機器パスワードを知らない不特定の端末装置２００から計測用機器１００が操作されることを防ぐようにしている。

以上が端末認証処理の手順であるが、本実施形態では、端末認証可と判断された後に、さらにログイン処理を行なうことができる。例えば、セキュリティの観点から、ログインユーザを限定し、ログ情報収集等のユーザ管理に行なう場合には、ログイン処理要と設定し、ユーザの利便性を考慮する場合には、ログイン処理不要と設定する。

ログイン処理不要と設定されている場合（Ｓ２０７：Ｎｏ）には、端末認証可と判断した段階で、端末装置２００から計測用機器１００の操作が可能となる（Ｓ２１０）。具体的には、計測用機器通信ツール２２０を利用して、コマンドを計測用機器１００に送信すると、計測用機器１００のコマンド処理部１５０がコマンドに応じた動作を行なうようになる。

ログイン処理要と設定されている場合（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）は、端末装置２００の計測用機器通信ツール２２０を介してユーザＩＤとパスワードの入力を要求する（Ｓ２０８）。そして、入力されたユーザＩＤとパスワードと、ユーザ管理部１４０に登録されているユーザＩＤとパスワードとを用いてログイン認証を行ない、認証された場合（Ｓ２０９：Ｙｅｓ）は、端末装置２００から計測用機器１００の操作が可能となる（Ｓ２１０）。一方、認証不可の場合（Ｓ２０９：Ｎｏ）は、端末装置２００とのBluetooth接続を解除する（Ｓ２１１）。

このように、本実施形態では、接続実績のない端末装置２００に対して機器パスワードによる認証を行なうことで不特定の端末装置２００からの操作を防ぎ、接続実績のある端末装置２００に対しては機器パスワードによる認証を行なわないことによりユーザの利便性が損なわれないようにしている。

なお、端末認証処理部１８０は、管理者の操作に基づいて、機器パスワード１９１を変更することができる。機器パスワード１９１を変更すると、併せて、接続済端末識別子リストもクリアするようにする。これにより、接続実績のある端末装置２００であっても、新たな機器パスワード１９１による端末認証処理を行なわなくてはならなくなる。例えば、定期的に機器パスワードの変更を行なうことで、セキュリティを向上させることができる。機器パスワードを変更したとしても、Bluetooth接続への影響はないため、再ペアリングは不要である。

また、管理者の操作に基づいて、接続済端末識別子リストのみのクリアを行なうこともできる。これにより、これにより、接続実績のある端末装置２００であっても、再度機器パスワード１９１による端末認証処理を行なわせることができる。

１００…計測用機器、１１０…Bluetooth通信部、１２０…通信処理部、１３０…ログイン処理部、１４０…ユーザ管理部、１５０…コマンド処理部、１６０…表示部、１７０…操作入力部、１８０…端末認証処理部、１９０…端末認証情報格納部、１９１…機器パスワード、１９２…接続済端末識別子リスト、２００…端末装置、２１０…Bluetooth通信部、２２０…計測用機器通信ツール

Claims (5)

1. 端末装置と短距離無線通信を行なう計測用機器であって、
   機器認証情報と、接続済の端末装置の機器識別子のリストを格納する端末認証情報格納部と、
   端末装置との接続成立に際し、前記端末装置の機器識別子を取得し、取得した機器識別子が、前記リストに記録されている場合は、端末認証可と判断し、
   取得した機器識別子が、前記リストに記録されていない場合は、前記端末装置に機器認証情報の入力を促し、入力された機器認証情報と格納された機器認証情報とが一致する場合に、端末認証可と判断して、取得した機器識別子を前記リストに記録し、入力された機
   器認証情報と格納された機器認証情報とが一致しない場合に、端末認証不可と判断して前記端末装置との接続を解除する端末認証処理部と、
   前記端末装置との接続成立に先立ち、通信先を特定するペアリング処理を行なう通信部と、表示装置から構成される表示部と、を備え、
   前記通信部は、前記ペアリング処理において所定の桁の整数を表示することにより通信先を特定するものであり、
   前記表示部は、通信先を特定するための整数を順次表示する処理を、区切りの記号の表示を挟んで繰り返し行なう
   ことを特徴とする計測用機器。
2. 前記端末認証処理部が、端末認証可と判断した後、前記端末装置にユーザ識別情報とユーザ認証情報の入力を促し、入力されたユーザ識別情報とユーザ認証情報とを用いてログイン認証を行なうログイン処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の計測用機器。
3. 前記表示装置は、２個の７セグメント表示装置であり、
   前記所定の桁は、６桁であり、
   前記通信対象を特定するための整数を順次表示する処理は、６桁の整数を上位桁から２桁ずつ順次表示する処理である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の計測用機器。
4. 前記端末認証処理部は、前記機器認証情報の変更を受け付け可能であり、
   前記機器認証情報の変更を受け付けた場合には、前記リストをクリアすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の計測用機器。
5. 端末装置と短距離無線通信を行なう計測用機器における端末認証方法であって、
   機器認証情報と、接続済の端末装置の機器識別子のリストを格納するステップと、
   端末装置との接続成立に際し、前記端末装置の機器識別子を取得し、取得した機器識別子が、前記リストに記録されている場合は、端末認証可と判断し、
   取得した機器識別子が、前記リストに記録されていない場合は、前記端末装置に機器認証情報の入力を促し、入力された機器認証情報と格納された機器認証情報とが一致する場合に、端末認証可と判断して、取得した機器識別子を前記リストに記録し、入力された機器認証情報と格納された機器認証情報とが一致しない場合に、端末認証不可と判断して前記端末装置との接続を解除するステップと、
   前記端末装置との接続成立に先立ち、通信先を特定するペアリング処理を行なうステップと、
   前記ペアリング処理において所定の桁の整数を表示することにより通信先を特定するステップと、
   通信先を特定するための整数を順次表示する処理を、区切りの記号の表示を挟んで繰り返し行なうステップと、
   を有することを特徴とする端末認証方法。