JP2000305621A - インターネットを用いた監視制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インターネットを介して監視制御情報を安全
かつ確実に送信する。 【解決手段】 監視制御装置１９がインターネット１８
を介して設備１１を監視制御する監視制御システムにお
いて、監視制御装置とインターネットとの間及び設備と
インターネットとの間に、監視制御装置又は施設から通
信パケット２８、２５に組込まれて出力された制御情報
又は監視情報を通信パケットごと暗号化して、この暗号
化された通信パケットを新たなＩＰパケット３０、２６
に組込んでインターネットへ送出すると共に、インター
ネットから受信したＩＰパケットに組込まれた暗号化さ
れた通信パケットを、元の通信パケットに復号化して、
設備又は監視制御装置へ送出する一対の暗号化・復号化
装置２１，１６を介挿している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は監視制御装置がイン
ターネットを介して設備を監視制御する監視制御システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、鉄道の各駅に配設された駅設備
のように広域に分散した多数の設備を例えばターミナル
の中央管理室で一括して監視制御する監視制御システム
においては、各駅に配設された設備と遠隔に位置する監
視制御装置との間で専用回線を介して監視情報及び制御
情報が送受信される。

【０００３】図７は監視制御システムの概略構成を示す
ブロック図である。例えば、各駅に配設された監視制御
対象の設備１は監視制御用伝送装置２を介してイーサー
ネットの通信プロトコルを採用した駅側のネットワーク
３に接続されている。この駅側のネットワーク３は専用
回線４を介してイーサーネットの通信プロトコルを採用
した中央管理室側のネットワーク５に接続されている。
この中央管理室側のネットワーク５に監視制御装置６が
接続されている。なお、専用回線４は線路に沿って敷設
された鉄道専用線で構成される場合が多い。

【０００４】このような構成の監視制御システムにおい
て、各設備１から監視制御装置６へ送信される監視情報
及び監視制御装置６から各設備１へ送信される制御情報
は宛先アドレス（ＤＡ）と送信元アドレス（ＳＡ）が付
された通信パケットに組込まれた状態で各ネットワーク
３，５及び専用回線４上を伝送される。

【０００５】このように、駅側のネットワーク３と中央
管理室側のネットワーク５とを専用回線４を介して接続
することにより、各設備１と監視制御装置６との間で送
受信される監視情報及び制御情報は、外部からの盗聴、
改ざん等の不正アクセスをほぼ完全に遮断することが可
能なる。

【０００６】なお、専用回線４の代わりにインターネッ
トを採用することも可能であるが、このインターネット
は不特定多数の人に開放されているので、外部からの盗
聴、改ざん等の不正アクセスを受けやすい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図７に示した
監視制御システムにおいても、まだ改良すべき次のよう
な課題があった。

【０００８】すなわち、前述したように、外部からの盗
聴、改ざん等の不正アクセスを遮断するために専用回線
４を敷設する必要がある。この専用回線４の敷設は、敷
設費用の問題、敷設までに長期間を要する問題、さらに
敷設されてからの維持管理が煩雑である問題等がある。
したがって、広域に分散した設備を遠隔で監視・制御す
る監視制御システムを構築する上で、専用回線４は大き
な障害となる。

【０００９】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、ネットワークを介して送受信される監視
情報及び制御情報を通信パケットごと暗号化することに
より、たとえインターネットを採用しても、監視情報及
び制御情報に対する盗聴、改ざん等の不正アクセスを未
然に防止でき、送受信される情報の信頼性及び安全性が
十分確保された状態で、安い費用でかつ短時間でシステ
ムが構築でき、さらに、構築された後の維持管理の簡素
化を図ることができるインターネットを用いた監視制御
システムを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明の請求項１は、監視制御装置がインターネッ
トを介して設備を監視制御する監視制御システムにおい
て、監視制御装置とインターネットとの間及び設備とイ
ンターネットとの間に介挿され、監視制御装置又は施設
から通信パケットに組込まれて出力された制御情報又は
監視情報を通信パケットごと暗号化して、この暗号化さ
れた通信パケットを新たなＩＰパケットに組込んでイン
ターネットへ送出すると共に、インターネットから受信
したＩＰパケットに組込まれた暗号化された通信パケッ
トを、元の通信パケットに復号化して、設備又は監視制
御装置へ送出する一対の暗号化・復号化装置を備えてい
る。

【００１１】このように構成されたインターネットを用
いた監視制御システムにおいては、監視制御装置とイン
ターネットとの間及び設備とインターネットとの間にそ
れぞれ暗号化・復号化装置が設置されている。そして、
各暗号化・復号化装置は、監視制御装置及び設備がイン
ターネットへ出力する制御情報や監視情報が組込まれ通
信パケットを通信パケットごと暗号化し、インターネッ
トから受信した通信パケットを複合化している。

【００１２】したがって、インターネット上には、生の
制御情報や監視情報が流れることはないので、盗聴、改
ざん等の不正アクセスが発生する確率が低下する。ま
た、既存のインターネットを用いるので、システムを間
単にかつ短時間で構築できる。

【００１３】請求項２は、上述した発明の監視制御シス
テムに対して、さらに、監視制御装置とインターネット
との間及び設備とインターネットとの間に介挿され、設
備又は監視制御装置が制御情報又は監視情報を正常に受
信したことを、インターネットを介して受信確認情報を
送受信することによって、互いに確認しあう一対の送受
信確認部を備えている。

【００１４】このように構成されたインターネットを用
いた監視制御システムにおいては、結果的に、設備又は
監視制御装置が制御情報又は監視情報を正常に受信した
ことを互いに確認しあうので、情報通信の信頼性が向上
する。

【００１５】請求項３は、上述した発明の監視制御シス
テムにおいて、受信確認情報は暗号化されてＩＰパケッ
トに組込まれてインターネットへ送出される。したがっ
て、より送受信される情報の機密性が維持できる。

【００１６】請求項４は、上述した発明の監視制御シス
テムにおいて、一対の送受信確認部は、自己側の暗号化
・複合化装置が制御情報又は監視情報のＩＰパケットを
インターネットへ送出してから一定時間内に受信確認情
報を受信しないと、自己側の監視制御装置又は施設に対
して再送信要求を行う。

【００１７】さらに、請求項５は、上述した発明の監視
制御システムにおいて、監視制御装置及び設備は、前記
再送信要求を受領すると、直前に送出した制御情報又は
監視情報を通信パケットに組込んで自己側の暗号化・複
合化装置へ再送出する。

【００１８】このように構成された監視制御システムに
おいては、たとえ、インターネット上で制御情報又は監
視情報が何らかの理由で喪失したとしても、自動的に復
旧する。

【００１９】請求項６は、上述した発明の監視制御シス
テムにおいて、一対の暗号化・復号化装置は、制御情報
又は監視情報のＩＰパケットにパケット認証用の認証子
を暗号化して組込むと共に、インターネットから受信し
たＩＰパケットに組込まれた認証子の状態から、監視情
報又は制御情報に対する不正アクセスを検出する。

【００２０】このように構成された監視制御システムに
おいては、制御情報又は監視情報のＩＰパケットにパケ
ット認証用の認証子が暗号化して組込まれているので、
たとえ、不正アクセスが試みられたとしたも、その不正
アクセスを検出できる。したがって、その不正アクセス
が存在する部分を破棄すればよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明する。図１は実施形態に係るインターネッ
トを用いた監視制御システムの概略構成を示すブロック
図である。この実施形態の監視制御システムは、例え
ば、鉄道会社における各駅に配設された監視制御対象の
設備を鉄道のターミナルの中央管理室に設置された監視
制御装置で監視制御する。

【００２２】各駅に配設された監視制御対象の設備１１
は監視制御用伝送装置１２を介してイーサーネットの通
信プロトコルを採用した駅側のネットワーク１３に接続
されている。この駅側のネットワーク１３は暗号化・複
合化装置１４を介してイーサーネットの通信プロトコル
を採用した別のネットワーク１６に接続されている。例
えば、監視制御対象の設備１１に対して通信サーバの機
能を有する暗号化・複合化装置１４内には送受信確認部
１５が組込まれている。ネットワーク１６はルータ１７
を介してインターネット１８に接続されている。

【００２３】一方、鉄道のターミナルの中央管理室に設
置された監視制御装置１９は、イーサーネットの通信プ
ロトコルを採用した中央管理室側のネットワーク２０に
接続されている。この中央管理室側のネットワーク２０
は暗号化・複合化装置２１を介してイーサーネットの通
信プロトコルを採用した別のネットワーク２３に接続さ
れている。監視制御装置１９に対して通信サーバの機能
を有する暗号化・複合化装置２１内には送受信確認部２
２が組込まれている。ネットワーク２３はルータ２４を
介して前述したインターネット１８に接続されている。

【００２４】そして、設備１１の監視制御用伝送装置１
２はＩＰアドレス［Ａ］を有し、監視制御装置１９はＩ
Ｐアドレス［Ｂ］を有し、さらに、各暗号化・複合化装
置１４，２１はそれぞれＩＰアドレス［Ｃ］，［Ｄ］を
有している。

【００２５】このような構成の監視制御システムにおい
て、設備１１から監視制御装置１９へ監視情報を送信す
る手順及び監視制御装置１９から設備１１へ制御情報を
送信する手順を図２及び図３を用いて説明する。

【００２６】（ａ） 監視情報の送信 図２において、まず、装置１１は監視制御用伝送装置１
２へ監視情報を送出する。監視制御用伝送装置１２は、
この監視情報をデータとし、監視制御装置１９のＩＰア
ドレスＢを宛先（ＤＡ）とし、さらに自己のＩＰアドレ
スＡを送信元（ＳＡ）とする通信パケット２５を作成し
てネットワーク１３へ送出する。このネットワーク１３
へ送出された通信パケット２５は、このネットワーク１
３に接続された暗号化・復号化装置１４にて受信され
る。

【００２７】暗号化・復号化装置１４は、入力された通
信パケット２５にデジタル著名技術等を利用したパケッ
ト認証のための認証子２７を付加し、この通信パケット
２５と認証子２８との全体を暗号化する。そして、暗号
化・復号化装置１４は、この暗号化された通信パケット
２５及び認証子２８を新たなＩＰパケット２６に組込ん
でルータ１７を介してインターネット１８へ送出する。
このＩＰパケット２６の宛先（ＤＡ）は、中央管理室側
の暗号化・複合化装置２１のＩＰアドレスＤであり、送
信元（ＳＡ）は自己のＩＰアドレスＣである。

【００２８】インターネット１８へ送出されたＩＰパケ
ット２６は、ルータ２４を介して、ネットワーク２３へ
送出され、さらに、宛先（ＤＡ）である中央管理室側の
暗号化・複合化装置２１へ入力される。暗号化・複合化
装置２１は、入力されたＩＰパケット２６の宛先（Ｄ
Ａ）と送信元（ＳＡ）からなるＩＰヘッダを外して、続
いて、暗号化された元の通信パケット２５と認証子２７
の部分を復号化する。

【００２９】暗号化・複合化装置２１は、この際、パケ
ット認証のために付加した認証子２７を検査し、復号化
した通信パケット２５がインターネット１８を伝送され
る過程で監視情報に対して盗聴、改ざん等の不正アクセ
スが実施されていないことや、この通信パケット２５が
正当な送信元（ＳＡ）である監視制御用伝送装置１２か
ら送られていることを確認する。

【００３０】暗号化・複合化装置２１は、これら検査で
正しい通信パケット２５であることを確認すると、この
通信パケット２５を、中央管理室側のネットワーク２０
へ出力する。この通信パケット２５の宛先（ＤＡ）に指
定された監視制御装置１９は、この監視制御用伝送装置
１２からの通信パケット２５を受信する。この際、監視
制御装置１９は監視制御用伝送装置１２からの監視情報
がインターネット１８で暗号化されたことを全く意識す
る必要はない。

【００３１】（ｂ） 制御情報の送信 図３において、中央管理室に設置された監視制御装置１
９は、監視制御対象の設備１１に対する制御情報をデー
タとし、設備１１に付設された監視制御用伝送装置１２
のＩＰアドレスＡを宛先（ＤＡ）とし、さらに自己のＩ
ＰアドレスＢを送信元（ＳＡ）とする通信パケット２８
を作成して中央管理室側のネットワーク２０へ送出す
る。このネットワーク２０へ送出された通信パケット２
８は、このネットワーク２８に接続された暗号化・復号
化装置２１にて受信される。

【００３２】暗号化・復号化装置２１は、入力された通
信パケット２８にデジタル著名技術等を利用したパケッ
ト認証のための認証子２９を付加し、この通信パケット
２８と認証子２９との全体を暗号化する。そして、暗号
化・復号化装置２１は、この暗号化された通信パケット
２８及び認証子２９を新たなＩＰパケット３０に組込ん
でルータ２４を介してインターネット１８へ送出する。
このＩＰパケット３０の宛先（ＤＡ）は、設備側の暗号
化・複合化装置１４のＩＰアドレスＣであり、送信元
（ＳＡ）は自己のＩＰアドレスＤである。

【００３３】インターネット１８へ送出されたＩＰパケ
ット３０は、ルータ１７を介して、ネットワーク１６へ
送出され、さらに、宛先（ＤＡ）である設備側の暗号化
・複合化装置１４へ入力される。暗号化・複合化装置１
４は、入力されたＩＰパケット３０の宛先（ＤＡ）と送
信元（ＳＡ）からなるＩＰヘッダを外して、続いて、暗
号化された元の通信パケット２８と認証子２９の部分を
復号化する。

【００３４】暗号化・複合化装置１４は、この際、パケ
ット認証のために付加した認証子２９を検査し、復号化
した通信パケット２８がインターネット１８を伝送され
る過程で監視情報に対して盗聴、改ざん等の不正アクセ
スが実施されていないことや、この通信パケット２８が
正当な送信元（ＳＡ）である監視制御装置１９から送ら
れていることを確認する。

【００３５】暗号化・複合化装置１４は、これら検査で
正しい通信パケット２８であることを確認すると、この
通信パケット２８を、設備側のネットワーク１３へ出力
する。この通信パケット２８の宛先（ＤＡ）に指定され
た監視制御用伝送装置１２は、この監視制御装置１９か
らの通信パケット２８を受信する。そして、通信パケッ
ト２８に含まれる制御情報を監視制御対象の設備１１へ
送出する。この際、監視制御用伝送装置１２は監視制御
装置１９からの制御情報がインターネット１８で暗号化
されたことを全く意識する必要はない。

【００３６】また、各暗号化・復号化装置１４，２１内
に設けらている各送受信確認部１５，２２は、図４及び
図５の流れ図に従って監視情報及び制御情報の送受信の
確認処理を実施する。

【００３７】（ｃ） 監視情報及び制御情報の送信確認
処理 図４に示すように、自己が組込まれた暗号化・復号化装
置１４，２１が各ネットワーク１６，２３を介して暗号
化した監視情報又は制御情報を含むＩＰパケット２６，
３０をインターネット１８に送信したと判断すると（Ｓ
１）、ＩＰパケット２６，３０の送信時刻からの経過時
間の計時を開始する。

【００３８】ＩＰパケット２６，３０の送信時刻から一
定時間内に、送信先の暗号化・復号化装置２１，１４に
組込まれた送受信確認部２２，１５から暗号化された受
信確認情報が組込まれたＩＰパケットが送信されてこな
いと（Ｓ３）、先に送信した監視情報又は制御情報を含
むＩＰパケット２６，３０がインターネット１８上で喪
失したと判断する。そして、自己側の設備１１の監視制
御用伝送装置１２又は監視制御装置１９に対して監視情
報又は制御情報の再送信要求を行う（Ｓ４）。

【００３９】（ｄ） 監視情報及び制御情報の受信確認
処理 図５に示すように、自己が組込まれた暗号化・復号化装
置１４，２１がインターネット１８を介して暗号化した
監視情報又は制御情報を含むＩＰパケット３０，２６を
受信し、このＩＰパケット３０，２６に含まれる暗号化
された通信パケット２８，２５を元の通信パケット２
８，２５に復号化して、監視制御用伝送装置１２又は監
視制御装置１９に送信したと判断すると（Ｑ１）、この
ＩＰパケット３０，２６の送信元の暗号化・復号化装置
２１，１４に対して、受信確認情報を送信する。具体的
には、受信確認情報を暗号化してＩＰパケットに組込ん
でインターネット１８へ送出する（Ｑ２）。

【００４０】なお、復号化された元の通信パケット２
８，２５が正常に監視制御用伝送装置１２又は監視制御
装置１９に送信できなかった場合は、当然、受信確認情
報のＩＰパケットを送信しない。

【００４１】さらに、各暗号化・復号化装置１４，２１
は、図６の流れ図に従って不正アクセスの監視処理を実
施する。

【００４２】（ｅ） 不正アクセスの監視処理 各暗号化・復号化装置１４，２１は、インターネット１
８から受信したＩＰパケット３０，２６の宛先（ＤＡ）
と送信元（ＳＡ）からなるＩＰヘッダを外して、続い
て、暗号化された元の通信パケット２８，２５と認証子
２９，２７の部分を復号化する。そして、このパケット
認証のために付加した認証子２９，２７を検査し、復号
化した通信パケット２８，２５がインターネット１８を
伝送される過程で監視情報又は制御情報に対して盗聴、
改ざん等の不正アクセスが実施されたか否かを検査する
（Ｒ１）。

【００４３】不正アクセスが実施されていた場合（Ｒ
２）、このインターネット１８から受信したＩＰパケッ
ト３０，２６を破棄する（Ｒ３）。なお、この破棄され
たＩＰパケット３０，２６に対しては、当然、受信確認
情報は送信されないので、破棄されたＩＰパケット３
０，２６に対する正しいＩＰパケット３０，２６が再送
信される。

【００４４】このように構成されたインターネットを用
いた監視制御システムにおいては、インターネット１８
の設備１１側及び監視制御装置１９側に、それぞれ暗号
化・符号化装置１４、２１を設けている。そして、この
暗号化・符号化装置１４、２１でインターネット１８上
へ出力される監視情報又は制御情報が組込まれた通信パ
ケット２５、２８を暗号化している。

【００４５】したがって、インターネット１８上には、
生の監視情報や制御情報が流れることはないので、盗
聴、改ざん等の不正アクセスが発生する確率が低下す
る。さらに、監視情報又は制御情報か組込まれた通信パ
ケット２５，２８ごと暗号化されているので、宛先や送
信元の監視制御装置１９や設備１１も、第３者は解読で
きないので、監視情報又は制御情報の安全性をさらに向
上できる。

【００４６】また、既存のインターネット１８を用いる
ので、図７に示した専用回線４を用いた従来の監視制御
システムに比較して、システムを間単にかつ短時間で構
築できる。さらに、システムの維持管理費を低減でき
る。

【００４７】さらに、送受信確認部１５，２２を設け
て、設備１１又は監視制御装置１９が制御情報又は監視
情報を正常に受信したことを、受信確認情報を送受信す
ることによって、互いに確認しあうので、情報通信の信
頼性がより一層向上する。

【００４８】また、この受信確認情報は暗号化されてＩ
Ｐパケットに組込まれてインターネットへ送出されるの
で、より送受信される情報の機密性が維持できる。

【００４９】また、送信先から受信確認情報が入力され
ない場合は、制御情報又は監視情報を再送信している。
そして、たとえ、インターネット１８上で制御情報又は
監視情報のＩＰパケット２６，３０が何らかの理由で喪
失したとしても、自動的に復旧する。

【００５０】さらに、制御情報又は監視情報のＩＰパケ
ット２６，３０にパケット認証用の認証子２７，２９が
暗号化して組込まれているので、たとえ、不正アクセス
が試みられたとしたも、その不正アクセスを検出でき
る。そして、その不正アクセスが存在するＩＰパケット
２６，３０を破棄して、再度正しいＩＰパケット２６，
３０を送信している。よって、より送受信される情報の
安全性が確保できる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のインター
ネットを用いた監視制御システムにおいては、ネットワ
ークを介して送受信される監視情報及び制御情報を通信
パケットごと暗号化している。

【００５２】したがって、たとえインターネットを採用
しても、監視情報及び制御情報に対する盗聴、改ざん等
の不正アクセスを未然に防止でき、送受信される情報の
信頼性及び安全性を十分確保された状態で、安い費用で
かつ短時間でシステムが構築でき、さらに、構築された
後の維持管理の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のインターネットを用いた
監視制御システムの概略構成を示すブロック図

【図２】同監視制御システムにおける監視情報の送信動
作を示す図

【図３】同監視制御システムにおける制御情報の送信動
作を示す図

【図４】同監視制御システムに組込まれた送受信確認部
における監視情報及び制御情報の送信確認処理動作を示
す流れ図

【図５】同監視制御システムに組込まれた送受信確認部
における監視情報及び制御情報の受信確認処理動作を示
す流れ図

【図６】同監視制御システムに組込まれた暗号化・復号
化装置における不正アクセスの監視処理動作を示す流れ
図

【図７】従来の監視制御システムの概略構成を示すブロ
ック図

【符号の説明】

１１…設備 １２…監視制御用伝送装置 １３，１６，２０，２３…ネットワーク １４，２１…暗号化・復号化装置 １５，２２…送受信確認部 １７，２４…ルータ １８…インターネット １９…監視制御装置 ２５，２８…通信パケット ２６，３０…ＩＰパケット ２７，２９…認証子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視制御装置がインターネットを介して
   設備を監視制御する監視制御システムにおいて、 前記監視制御装置と前記インターネットとの間及び前記
   設備と前記インターネットとの間に介挿され、前記監視
   制御装置又は前記施設から通信パケットに組込まれて出
   力された制御情報又は監視情報を前記通信パケットごと
   暗号化して、この暗号化された通信パケットを新たなＩ
   Ｐパケットに組込んで前記インターネットへ送出すると
   共に、前記インターネットから受信したＩＰパケットに
   組込まれた暗号化された通信パケットを、元の通信パケ
   ットに復号化して、前記設備又は監視制御装置へ送出す
   る一対の暗号化・復号化装置を備えたことを特徴とする
   インターネットを用いた監視制御システム。
2. 【請求項２】 前記監視制御装置と前記インターネット
   との間及び前記設備と前記インターネットとの間に介挿
   され、前記設備又は監視制御装置が制御情報又は監視情
   報を正常に受信したことを、前記インターネットを介し
   て受信確認情報を送受信することによって、互いに確認
   しあう一対の送受信確認部を備えたことを特徴とする請
   求項１記載のインターネットを用いた監視制御システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記受信確認情報は暗号化されてＩＰパ
   ケットに組込まれて前記インターネットへ送出されるこ
   とを特徴とする請求項１記載のインターネットを用いた
   監視制御システム。
4. 【請求項４】 前記一対の送受信確認部は、自己側の暗
   号化・複合化装置が制御情報又は監視情報のＩＰパケッ
   トを前記インターネットへ送出してから一定時間内に前
   記受信確認情報を受信しないと、自己側の監視制御装置
   又は施設に対して再送信要求を行うことを特徴とする請
   求項２又は３記載のインターネットを用いた監視制御シ
   ステム。
5. 【請求項５】 前記監視制御装置及び前記設備は、前記
   再送信要求を受領すると、直前に送出した制御情報又は
   監視情報を通信パケットに組込んで自己側の暗号化・複
   合化装置へ再送出することを特徴とする請求項４記載の
   インターネットを用いた監視制御システム。
6. 【請求項６】 前記一対の暗号化・復号化装置は、制御
   情報又は監視情報のＩＰパケットにパケット認証用の認
   証子を暗号化して組込むと共に、前記インターネットか
   ら受信したＩＰパケットに組込まれた認証子の状態か
   ら、前記監視情報又は制御情報に対する不正アクセスを
   検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１
   項記載のインターネットを用いた監視制御システム。