JP4685659B2 - 局側装置、加入者側装置およびｐｏｎシステム - Google Patents

Description

本発明は、光伝送媒体を介してデータ通信を行なう局側装置、加入者側装置およびＰＯＮシステムに関するものである。

近年、局側装置と加入者側装置との間を光伝送媒体を用いて接続するＰＯＮ（Passive Optical Network）システムの開発が進められている。例えば、イーサネット（登録商標）を用いたＰＯＮシステムであるＥ−ＰＯＮは、局側装置であるＯＬＴ（Optical Line Terminal）と加入者側装置である複数のＯＮＵ（Optional Network Unit）を光伝送媒体で接続し、ＭＡＣ（Media Access Control）フレームによってデータ送受信を行っている。ここでのＯＬＴは通信網事業者局に設置され、ＯＮＵは加入者の宅内や屋外に設置されるとともに１〜複数の加入者端末を収容している。これにより、Ｅ−ＰＯＮではＰＯＮシステムにイーサネット（登録商標）サービスを透過的に収容している。

ＰＯＮシステムにおけるマルチキャストフレームの送信方法としては、以下の２つの方法がある。すなわち、第１の方法（ＭＣＢ（Multiple Copy Broadcast）方式）では、上位網からマルチキャストフレームを受信したＯＬＴが、マルチキャストフレームの宛先分だけデータをコピーしてＰＯＮ区間に送出する。例えば、ＯＬＴに２台の登録ＯＮＵが接続されている場合、ＯＬＴではデータを２つ分コピーしてＰＯＮ区間に送出する。また、マルチキャストグループにＮ台（Ｎは自然数）のＯＮＵが登録されていれば、ＯＬＴはＮ個分のデータをコピーをしてＰＯＮ区間に送出する。

第２の方法（ＳＣＢ（Single Copy Broadcast）方式）では、上位網からマルチキャストフレームを受信したＯＬＴが、マルチキャスト送信であることを示す情報をＯＮＵ−ＩＤとしてデータに付加し、マルチキャストデータをＰＯＮ区間に送出する。このとき、ＯＬＴではデータをコピーせず、ただ１種類のフレームのみを送出する。

このようなＰＯＮシステムのマルチキャスト通信においては、情報の秘匿性を保持しつつ効率よく通信することが望まれている。すなわち、ＰＯＮシステムのマルチキャスト通信においては、帯域を浪費せず、なおかつセキュリティを確保することが必要となる。

ところが、上述したマルチキャストフレームの第１の送信方法の場合、マルチキャストグループに登録されているＯＮＵの数だけデータをコピーして送出するため、ＰＯＮ区間の帯域を無駄に浪費してしまうといった問題があった。

一方、上述したマルチキャストフレームの第２の送信方法の場合、ＯＬＴではデータをコピーせず、１種類のフレームのみを送出するため、ＰＯＮ区間の帯域を無駄にしない。しかしながら、伝送フレームをブロードキャスト扱いにして送信するこの方法は、特定のＯＮＵ以外にもフレーム配信するため、そのＯＮＵ配下の加入者端末へ伝送フレームが漏洩してしまい、秘匿性を保持できないといった問題があった。

例えば、非特許文献１では、Ｅ−ＰＯＮシステムにおける暗号化機能及び具現方法を規定している。この非特許文献１では、ＭＡＣフレームの宛先アドレスＤＡ（Destination Address）および送信元アドレスＳＡ（Source Address）以外のフィールドを暗号化したＳｅｃｕｒｅ Ｄａｔａフィールドに、暗号化情報を示すＳｅｃＴＡＧ（Secure TAG）フィールドと、認証情報を示すＩＣＶ（Integrity Check Value）フィールドとを付加することで、セキュリティ通信を可能としている。

また、特許文献１に記載のＶｏＩＰ通信システムは、複数の端末装置とゲートウエイとをＬＡＮを介して接続したＶｏＩＰ通信システムにおいて、ゲートウエイは複数の端末装置への音声パケットなどのデータを一つにまとめ、複数の端末装置で受信可能なパケットとしてマルチキャストまたはブロードキャストによりＬＡＮに送出している。そして、各端末装置では、ＬＡＮから受信した前記複数の端末装置で受信可能なパケットの中から自分宛のデータを抽出している。

また、特許文献２に記載の端局装置は、ストリーム番号、マルチキャスト条件、対象終端装置識別子、マルチキャスト用暗号キーを格納するマルチキャスト用暗号キーテーブル格納部を備え、受信した伝送フレームがマルチキャスト条件に合致する場合に、ヘッダを同報通信に設定し、対応するストリーム番号をヘッダに設定し、対応するマルチキャスト用暗号キーにより伝送フレームを暗号化している。また、終端装置は、ストリーム番号、マルチキャスト用暗号キーを格納するマルチキャスト用暗号キーテーブル格納部を備え、受信した伝送フレームのヘッダが同報通信で、ヘッダに設定されているストリーム番号がマルチキャスト用暗号キーテーブル格納部に存在する場合に、対応するマルチキャスト用暗号キーにより伝送フレームを復号している。

IEEE P802.1 AE/D4.0 Media Access Control (MAC) Security 特開２００２−１２４９４９号公報 特開２００５−１９７９４７号公報

しかしながら、上記第１の従来技術では、マルチキャスト通信において、情報の秘匿性を保持しつつ帯域を浪費しない効率の良い通信を行なうことはできないといった問題があった。

また、上記第２の従来技術では、マルチキャストパケットやブロードキャストパケットを暗号化していないため、送出するデータの秘匿性を保持することができないといった問題があった。

また、上記第３の従来技術では、送信する伝送フレームをマルチキャスト通信しているため、データ通信を行なう装置の構成が複雑となり、簡易な構成でデータの秘匿性を保持しつつデータ通信を行なうことができないといった問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＰＯＮシステム上で情報の秘匿性を保持しつつ効率良くデータ通信を行なう局側装置、加入者側装置およびＰＯＮシステムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１〜複数の加入者端末を収容する加入者側装置とＰＯＮシステム上の光伝送媒体を介して接続するとともにＩＰ網に接続し、前記光伝送媒体上で所定のデータフレームによって前記加入者側装置との間でデータ送受信を行う局側装置において、マルチキャスト通信の制御に用いる制御メッセージをスヌープするスヌープ部と、前記スヌープ部のスヌープ結果に基づいてマルチキャスト用暗号鍵を生成する暗号鍵生成部と、前記暗号鍵生成部が生成したマルチキャスト用暗号鍵と、前記加入者端末のマルチキャストグループを識別するマルチキャスト識別子との対応付けに関するマルチキャスト管理テーブルに基づいて、前記マルチキャストグループのマルチキャスト識別子に対応するマルチキャスト用暗号鍵を選択し、前記マルチキャストグループへのマルチキャストフレームに暗号化に関する情報を付与して暗号化する暗号化部と、前記暗号化部で暗号化されたマルチキャストフレームをブロードキャストで加入者側装置へ送信する送信部と、前記加入者側装置へのデータフレームが前記加入者側装置との間のＰＯＮ区間に固有のデータフレームである場合に、前記加入者側装置との間のＰＯＮ区間に固有のフレームであることを示すＰＯＮ固有情報を付加したデータフレームを、前記加入者側装置へ送信するよう制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、マルチキャストグループに対応するマルチキャスト用暗号鍵でマルチキャストフレームを暗号化するとともにブロードキャストで加入者側装置へ送信するので、ＰＯＮシステム上でデータフレームの秘匿性を保持しつつ効率良くデータ通信を行なうことが可能になるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる局側装置、加入者側装置およびＰＯＮシステムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

この発明の実施の形態を説明する前に、本発明が適用されるＥＦＭ（Ethernet（登録商標） in the First Mile）によるギガビットＥ−ＰＯＮ（E Passive Optical Network）システム（ＧＥ−ＰＯＮ）について説明する。

ＧＥ−ＰＯＮシステムでは、ＯＬＴにブリッジ機能を実装し、ブリッジポートとして論理ポートを適用する。一般的なブリッジは、物理ポートを単位としたスイッチングを行うが、複数のＯＮＵで１つの伝送路を共有するＰＯＮシステムにおいてＯＮＵ間通信を行う場合、ブリッジにおいてＯＮＵごとのポートを意識させる必要がある。さらにＯＮＵが複数のユーザ間インタフェース（以下、ＵＮＩ（User Network Interface）という））を収容する場合、ＯＮＵのＵＮＩ間通信を行うには、ブリッジにおいてＵＮＩごとのポートを意識させる必要がある。このようなＯＮＵごとあるいはＵＮＩごとのポートのことを論理ポートと呼ぶ。論理ポートは、ＯＬＴとＯＮＵに存在し、この間を接続する網を論理リンクと呼ぶ。

論理リンクは、ＰＯＮで固有の識別子であるＬＬＩＤ（論理リンク識別子、Logical Link Identifier）により識別される。ＬＬＩＤはＯＬＴで選択され、ＯＮＵに通知される。ＬＬＩＤは、ＭＡＣフレームのプリアンブルに定義されており、１６ビット構成である。ブロードキャスト用プリアンブルは、この値がすべて１で定義されている。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるＰＯＮシステムの構成を示す図である。ＰＯＮシステム１００は、局側装置（単局装置）である１つのＯＬＴ１と、このＯＬＴ１と光伝送媒体を介して接続される加入者側装置（終端装置）である複数のＯＮＵ２を含んで構成され、各ＯＮＵ２の配下には１〜複数の加入者端末５が接続される。ここでは、ＰＯＮシステム１００のＯＮＵ２が３つであり、各ＯＮＵ２に加入者端末５が１つずつ接続されている場合をＰＯＮシステム１００の一例として示している。

ＯＬＴ１は、ＩＰ網１０１内のスイッチ４を介してデータ配信サーバ３と接続されている。なお、ここではＩＰ網１０１と接続するＯＬＴ１が１つである場合について説明するが、ＩＰ網１０１と接続するＯＬＴ１は複数であってもよい。

加入者端末５がグループを形成する場合、ＯＬＴ１およびＯＮＵ２は、例えばマルチキャスト用ＩＰプロトコルとして加入者端末５からのＭＬＤ（Multicast Listner Discovery）やＩＧＭＰ（Internet Group Multicast Protocol）のＲｅｐｏｒｔメッセージやＬｅａｖｅメッセージ、ＳＮＩ（Service Node Interface）を介したデータ配信サーバ３からのＭＬＤやＩＧＭＰ Ｑｕｅｒｙメッセージをスヌープし、マルチキャストグループに関する情報（マルチキャストグループ情報）を管理する。また、ＰＯＮシステム１００上（ＯＬＴ１とＯＮＵ２との間）のデータはセキュリティ確保のため、暗号化して伝送される。ここでのＲｅｐｏｒｔメッセージ、Ｌｅａｖｅメッセージ、ＭＬＤやＩＧＭＰ Ｑｕｅｒｙメッセージが特許請求の範囲に記載の制御メッセージに対応する。

なお、例えばＯＬＴ１からＯＮＵ２へユニキャスト送信を行なう場合は、ＯＬＴ１からＰＯＮ側へデータＤ１〜Ｄ３が送出される。そして、各データＤ１〜Ｄ３は、各データの宛先に応じたＯＮＵ２から加入者端末５へ転送される。

ここで、ＰＯＮシステム１００において伝送されるフレームフォーマットについて説明する。図２は、ＰＯＮシステムにおいて伝送されるフレームフォーマットの一例を示す図である。図２では、上側に示したＤＡフィールド６０、ＳＡフィールド６１、Ｕｓｅｒ Ｄａｔａフィールド６４が暗号化前のデータであり、下側に示したＤＡフィールド６０、ＳＡフィールド６１、ＳｅｃＴＡＧフィールド６４、Ｓｅｃｕｒｅ Ｄａｔａフィールド、ＩＣＶフィールド６３が暗号化後のデータである。

ＰＯＮシステム１００において伝送されるフレームフォーマット（暗号化後）は、ＩＥＥＥ Ｐ８０２．１ＡＥに従う暗号ＭＡＣフレームフォーマットを含んでいる。暗号ＭＡＣフレームフォーマットは、ＭＡＣフレームに、暗号化情報を示すＳｅｃＴＡＧ（Secure TAG）フィールド６２と、完全性チェック情報を示すＩＣＶ（Integrity Check Value）フィールド６３とを備えたものである。また、未暗号ＭＡＣフレームフォーマットは、宛先アドレス（ＤＡ：Destination Address）フィールド６０、送信元アドレス（ＳＡ：Source Address）フィールド６１、ユーザデータ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａ）情報を示すＭＳＤＵ（ＭＡＣ Service Data Unit）フィールド６４を備えている。

このうち、ＭＳＤＵ（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａ６４）に対応するＳｅｃｕｒｅ Ｄａｔａ、ＩＣＶ６３、ＳｅｃＴＡＧ６２、ＩＣＶ６３がＭＰＤＵ（MAC Protocol Data Unit）を構成している。また、ＤＡ６０、ＳＡ６１がＭＡＣアドレスを構成している。

図３は、ＳｅｃＴＡＧフィールドの詳細な構成を説明するための図である。ＳｅｃＴＡＧフィールド６２は、暗号タグタイプ情報であるＭＥ（ＭＡＣ Ether Type）７１の２バイト、暗号タグ情報であるＴＣＩ／ＡＮ（TAG Control Information／Association Number）７２の１バイト、フレーム長に関する情報であるＳＬ（Short Length）７３の１バイト、パケット数の情報であるＰＮ（Packet Number）７４の４バイト、オプショナルのグループ識別情報（マルチキャスト識別子）であるＳＣＩ（Secure Connectivity Identifier）７５の８バイトで構成されている。実施の形態１では、ＳＣＩ７５をグループ識別子とし、ＯＬＴ１はＯＮＵ２にマルチキャストフレームをブロードキャスト配信する。

ＴＣＩ／ＡＮ７２（暗号タグ情報）の１バイトは、バージョン情報（Ｖ：Version）の１ビット、ＥＳ（End Station）情報の１ビット、ＳＣ（Secure Channel）情報の１ビット、ブロードキャスト（ＳＣＢ：Single Copy Broadcast）情報の１ビット、暗号化情報（Ｅ：Encrption）の１ビット、完全性チェック機能（ＩＣＶ：Integrity Check Value）情報の１ビット、および暗号鍵（ＡＮ：Association Network）情報の２ビットで構成されている。ここでのＳＣは、グループ識別子であるＳＣＩ７５の有無を示す情報であり、ＳＣＢはブロードキャストフレームであるか否かを示す情報である。

ＳＣＩ７５は、システムの識別情報（Ｓｙｓｔｅｍ Ｉｄｅｎｔｉｆｅｒ）、ポート番号（Ｐｏｒｔ Ｎｕｍｂｅｒ）で構成されている。ＩＣＶフィールド６３は、メッセージの完全性をチェックするために使用されるフィールドである。ＩＥＥＥ Ｐ８０２．１ＡＥの暗号化アルゴリズムであるＧＣＭ−ＡＥＳ（Galois Counter Mode Advanced Encryption Standard）を使用した場合、ＩＣＶの値は８バイトから１６バイトのチェックサムに該当する。完全性チェックの範囲は、ユーザデータ情報（Ｕｓｅｒ Ｄａｔａ）６４のＭＳＤＵフィールドに対して適用できる。

次に、実施の形態１にかかるＥ−ＰＯＮシステム（ＰＯＮシステム１００）のプロトコルスタックについて説明する。図４は、ＰＯＮシステムのプロトコルスタックを説明するための図である。図４は、ＯＳＩ（Open System Interconnection）参照モデルとＥ−ＰＯＮシステムで暗号を行うプロトコルスタックを示している。

Ｅ−ＰＯＮシステム（ＰＯＮシステム１００）のＯＬＴ１、ＯＮＵ２は、ＯＳＩ参照モデルのデータリンク層以下でデータを扱う通信装置であり、プロトコルスタックでは、ＬＬＣ（Logical Link Control）階層８０、ＭＰＣＰ（Multi-Point Control Protocol or ＭＡＣ Control）階層８１、ＭＡＣ階層８３、ＲＳ（Reconciliation Sublayer）階層８４、ＰＣＳ（Physical Coding Sublayer）階層８５、ＰＭＡ（Physical Medium Attachment）階層８６、ＰＭＤ（Physical Medium Dependent Sublayer）階層８７が該当する。実施の形態１での暗号化（Encryption）階層８２はＭＰＣＰ階層の真下に位置する。

図３および図４を参照すると、ＳｅｃＴＡＧフィールド（ＳｅｃＴＡＧ６２）のＳＣＩ領域（ＳＣＩ７５）は、セキュアサービス／トラフィック差別を遂行するエンティティを区別するために用いられる。また、ＳＣＩ領域（ＳＣＩ７５）は全ＯＮＵ２に対してサービス／トラフィック差別を遂行することもできる。ＰＯＮシステム１００ではマルチキャストデータの識別とデータの暗号化を同一レイヤで行なっている。

つぎに、実施の形態１にかかるＯＬＴ１の構成について説明する。図５は、実施の形態１にかかるＯＬＴの構成を示すブロック図である。ＯＬＴ１は、暗号化マルチキャスト通信を実現する局側装置であり、スプリッタを介して１つ以上のＯＮＵ２を収容するＰＯＮインタフェース（ＰＯＮ−ＩＦ）（送信部）１０と、ＩＰ網１０１への接続を行うＳＮＩ（Service Node Interface）１１と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（制御部）１２とを備えている。なお、図５に示す機能構成（機能分割）はあくまで一例であり、ＰＯＮ−ＩＦ１０およびＳＮＩ１１の詳細は省略している。

ＰＯＮ−ＩＦ１０は、ＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部１３、暗号化部１４、復号化部１５を備える。ＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部（スヌープ部）１３は、ＰＯＮ側（ＯＮＵ２）からのマルチキャスト用ＩＰプロトコルとしてＭＬＤやＩＧＭＰのＲｅｐｏｒｔメッセージやＬｅａｖｅメッセージをスヌープするとともに、ＳＮＩ１１を介したデータ配信サーバ３からのＭＬＤやＩＧＭＰ Ｑｕｅｒｙメッセージをスヌープする。

暗号化部１４は、暗号鍵を保持しており、この暗号鍵によってＯＮＵ２へ送信するデータを暗号化する。復号化部１５は、復号鍵を保持しており、この復号鍵によってＯＮＵ２から受信したデータを復号化する。

ＳＮＩ１１は、データ配信サーバ３からのマルチキャストデータの受信監視を行うマルチキャスト監視部１６を備えている。ＳＮＩ１１が受信監視を行なうマルチキャストデータは、ＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部１３に入力される。

ＣＰＵ１２は、ＭＡＣアドレス／マルチキャストアドレス／ＭＬＤ，ＩＧＭＰスヌープ結果／暗号鍵（インデックス）／ＯＮＵ（ＬＬＩＤ）／ＳＣＩの組合せを記憶するマルチキャスト管理テーブル１７を管理する。また、ＣＰＵ１２はＰＯＮ上の論理リンクを制御する論理リンク制御部１８を備え、論理リンク制御部１８によってＰＯＮポートごとのＬＬＩＤ値の使用状況を記憶するＬＬＩＤ管理テーブル１９を管理する。実施の形態１では、ＯＬＴ１からＯＮＵ２へ暗号鍵を配布する際に、ＬＬＩＤ管理テーブル１９に記憶するＬＬＩＤ値に基づいて、論理リンク制御部１８が論理リンクを制御しユニキャスト用のパスを設定する。そして、このユニキャスト用のパスを用いてＯＬＴ１からＯＮＵ２へのマルチキャストデータをブロードキャストで送信する。

また、ＣＰＵ１２はマルチキャスト用暗号鍵生成部２１、ＭＬＤやＩＧＭＰメッセージを監視（スヌープ）するＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０を備えている。また、ＣＰＵ１２は、ＣＰＵ１２内の各機能、ＰＯＮ−ＩＦ１０、ＳＮＩ１１を制御する手段を備えている。

ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０は、ＩＧＭＰフィルタ部１３がスヌープして抽出した種々のＩＧＭＰから、マルチキャスト管理テーブル１７に登録する情報を読み取り、マルチキャスト管理テーブル１７に登録させる。

マルチキャスト用暗号鍵生成部２１は、ＯＬＴ１と接続してＯＬＴ１が管理する加入者端末５のグループ識別子に基づいて、マルチキャスト用の暗号鍵を生成する。マルチキャスト用暗号鍵生成部２１は、加入者端末のいずれかが離脱した際にマルチキャスト用の暗号鍵を生成する。また、マルチキャスト用暗号鍵生成部２１は、所定の周期でマルチキャスト用の暗号鍵を生成し更新してもよい。

マルチキャスト管理テーブル１７で記憶する暗号鍵のうち、ユニキャスト用の暗号鍵はＯＮＵ２から通知され、ＰＯＮ−ＩＦ１０の暗号化部１４、復号化部１５において保持、管理する。

また、マルチキャスト管理テーブル１７で記憶する暗号鍵のうち、マルチキャスト用の暗号鍵はＯＬＴ１で管理するグループ識別子をもとにマルチキャスト用暗号鍵生成部２１で生成し、暗号化部１４、復号化部１５において保持、管理する。マルチキャスト用暗号鍵生成部２１で生成したマルチキャスト用の暗号鍵は、ＣＰＵ１１の制御に基づいて暗号化部１４で暗号化され、ＯＮＵ２に通知される。マルチキャスト管理テーブル１７では、暗号鍵のインデックスを記憶しておく。

ここで、ＯＬＴ１の動作手順について説明する。まず、ＯＬＴ１がＰＯＮ側（ＯＮＵ２）からデータを受信した際の動作手順について説明する。ＯＬＴ１は、データ配信サーバ３からのＭＬＤやＩＧＭＰ Ｑｕｅｒｙメッセージに基づいて加入者端末５（ＯＮＵ２）から送信されたＲｅｐｏｒｔメッセージを、ＰＯＮ−ＩＦ１０から受信し、このＲｅｐｏｒｔメッセージをＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部１３においてスヌープして取り込む。このＲｅｐｏｒｔメッセージには、マルチキャスト通信で使用するＩＰグループアドレスが格納されている。

ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０は、ＲｅｐｏｒｔメッセージとＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果を読み取る。ここでのＩＧＭＰ監視部２０は、ＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果として、「Ｒｅｐｏｒｔ」を示す情報をＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部１３から読み取る。ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０は、Ｒｅｐｏｒｔメッセージ内のＩＰグループアドレスをキーにして、マルチキャスト管理テーブル１７を検索する。

ここで、ＯＬＴ１が備えるマルチキャスト管理テーブル１７の構成について説明する。図６は、ＯＬＴが備えるマルチキャスト管理テーブルの構成の一例を示す図である。マルチキャスト管理テーブル１７は、加入者端末５のＭＡＣアドレス、マルチキャストアドレス（ＩＰグループアドレス）、ＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果、ＭＡＣアドレスに対応するＯＮＵ２のＬＬＩＤ（Ｐ２Ｐ（peer to peer）（ポイント・ポイント）通信用のＬＬＩＤ）、マルチキャストグループに対応するＳＣＩ、ＯＮＵ２との間でＰ２Ｐ通信を行なう際の暗号鍵、ＯＮＵ２との間でマルチキャスト通信（Ｍｕｌｔｉｃａｓｔ）を行なう際の暗号鍵が対応付けられた情報テーブルである。

マルチキャスト管理テーブル１７は、ＯＮＵ２とデータ配信サーバ３間で送受信されるデータ（フレーム）などを用いて作成されるものである。

例えば、ＭＡＣアドレスがａａ−ａａ−ａａ−ａａ−ａａ−ａａ、ｂｂ−ｂｂ−ｂｂ−ｂｂ−ｂｂ−ｂｂ、ｃｃ−ｃｃ−ｃｃ−ｃｃ−ｃｃ−ｃｃである加入者端末５のマルチキャストアドレスは、ｘｘ．ｘｘ．ｘｘ．ｘｘであり、この加入者端末５からのＭＬＤやＩＧＭＰのＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果はそれぞれ「Ｒｅｐｏｒｔ」（Ｒｅｐｏｒｔメッセージ）であることを示している。

また、ＭＡＣアドレスがａａ−ａａ−ａａ−ａａ−ａａ−ａａに対応するＯＮＵ２のＰ２Ｐ用ＬＬＩＤは１でＰ２Ｐ用の暗号鍵が＃１、ＭＡＣアドレスがｂｂ−ｂｂ−ｂｂ−ｂｂ−ｂｂ−ｂｂに対応するＯＮＵ２のＰ２Ｐ用ＬＬＩＤは２でＰ２Ｐ用の暗号鍵が＃２、ＭＡＣアドレスがｃｃ−ｃｃ−ｃｃ−ｃｃ−ｃｃ−ｃｃに対応するＯＮＵ２のＰ２Ｐ用ＬＬＩＤは３でＰ２Ｐ用の暗号鍵が＃３であることを示している。

また、マルチキャストアドレスｘｘ．ｘｘ．ｘｘ．ｘｘに対応するＳＣＩは、「００ ００ ００ ００ ００ ０１ ００ ０１」であり、マルチキャスト用の暗号鍵が＃Ａであることを示している。ここで管理している暗号鍵はインデックス（識別情報）であり、実際の暗号鍵は、ＰＯＮ―ＩＦ１０の暗号化部１４において管理している。

ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０が、マルチキャスト管理テーブル１７を検索した結果、ＩＰグループアドレスに対応（一致）するＩＰマルチキャストアドレスが見つからなかった場合、ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０は、Ｒｅｐｏｒｔメッセージを送信してきた加入者端末５は最初のグループ参入であると判断（認識）する。そして、ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０は、Ｒｅｐｏｒｔメッセージに基づいて、マルチキャスト管理テーブル１７の未使用エントリに、ＩＰマルチキャストアドレス（ＩＰグループアドレス）、ＯＮＵ（ＬＬＩＤ）、ＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果（Ｒｅｐｏｒｔ）、使用する暗号鍵のインデックスを記憶させるとともに、マルチキャストグループに対応したＳＣＩを記憶させる。ここでのＯＮＵ（ＬＬＩＤ）は、ＯＬＴ１とＯＮＵ２の間でユニキャスト通信を行なうために予め設定されているものである。また、ＳＣＩは、マルチキャストグループの設定時にあらかじめ設定されているものである。これにより、加入者端末５が最初の参入であってもＳＣＩに基づいた暗号化処理、マルチキャストフレームの送信処理などを行なうことが可能となる。

次に、ＭＬＤやＩＧＭＰのＲｅｐｏｒｔメッセージに含まれるＩＰグループアドレスと一致するＩＰマルチキャストアドレスがマルチキャスト管理テーブル１７のエントリから見つかった場合の処理について説明する。

ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０が、マルチキャスト管理テーブル１７を検索した結果、ＩＰグループアドレスに対応（一致）するＩＰマルチキャストアドレスが見つかった場合、ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０は、Ｒｅｐｏｒｔメッセージを送信してきた加入者端末５は２番目以降のグループ参入であると判断（認識）する。そして、ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０は、マルチキャスト管理テーブル１７内でＩＰマルチキャストアドレスが一致するエントリに、ＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果（Ｒｅｐｏｒｔ）、新たなＯＮＵ（ＬＬＩＤ）を記憶する。これにより、加入者端末５が２番目以降の参入であってもＳＣＩに基づいた暗号化処理、マルチキャストフレームの送信処理などを行なうことが可能となる。

なお、ＰＯＮ−ＩＦ１０から受信したＯＮＵ２からのユニキャストデータは、マルチキャスト管理テーブル１７の内容に基づいて当該ユニキャスト通信に対応する復号鍵で復号化された後、ＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部１３でＭＬＤやＩＧＭＰメッセージがスヌープされ、ＳＮＩ１１に転送される。なお、実施の形態１での復号化は例えば暗号鍵と同一の鍵（復号鍵）によって復号化する。

つぎに、ＯＬＴ１がデータ配信サーバ３側からデータを受信した際の動作手順について説明する。データ配信サーバ３が送信したマルチキャストデータやユニキャストデータは、スイッチ４を介してＯＬＴ１に送信される。

ＯＬＴ１は、マルチキャストデータをＳＮＩ１１から受信すると、このマルチキャストデータをＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部１３に入力する。ＣＰＵ１２は、データ配信サーバ３から受信したＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部１３内のマルチキャストデータを、マルチキャスト管理テーブル１７の内容に基づいて、当該マルチキャスト通信に対応する暗号鍵で暗号化部１４に暗号化させる。このとき、マルチキャストデータ内のＭＡＣプリアンブルに含まれるＬＬＩＤフィールドを「０ｘＦＦＦＦ」のブロードキャストとしておく。また、暗号化フレームのＳｅｃＴＡＧ領域は、ＴＣＩフィールドのＳＣＢフラグとＳＣフラグを「１」とし、ＳＣＩフィールドにマルチキャスト管理テーブル１７で記憶しているＳＣＩの値を挿入する。この暗号化されたマルチキャストデータは、ＰＯＮ−ＩＦ１０によってＯＮＵ２へブロードキャスト送信される。

また、ＯＬＴ１は、ユニキャストデータをＳＮＩ１１から受信すると、このユニキャストデータをＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部１３に入力する。ＣＰＵ１２は、データ配信サーバ３から受信したＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部１３内のユニキャストデータを、マルチキャスト管理テーブル１７の内容に基づいて、当該ユニキャストデータ通信に対応する暗号鍵で暗号化部１４に暗号化させる。このとき、ユニキャストデータ内のＭＡＣプリアンブルに含まれるＬＬＩＤフィールドをユニキャストＬＬＩＤとしておく。また、暗号化フレームのＳｅｃＴＡＧ領域は、ＴＣＩフィールドのＳＣＢフラグとＳＣフラグを「０」とし、ＳＣＩフィールドは具備させない。この暗号化されたユニキャストデータは、ＰＯＮ−ＩＦ１０によってユニキャストデータの宛先に対応するＯＮＵ２へユニキャスト送信される。

ここで、実施の形態１にかかるＯＬＴ１の暗号化部１４および復号化部１５で適用する暗号化アルゴリズムＧＣＭ−ＡＥＳについて説明する。ＧＣＭ−ＡＥＳは、ＳｅｃＴＡＧのＰＮフィールド４バイトとＳＣＩフィールド８バイトから、ＡＥＳカウンタモードで使用するカウンタの初期値ＩＶを暗号化部１４で形成するものである。また、ＩＣＶの計算に用いるハッシュ鍵は、データ用の暗号鍵と暗号化部１４が備えるＡＥＳカウンタモードの暗号化回路で生成する。

つぎに、実施の形態１にかかるＯＮＵ２の構成について説明する。図７は、実施の形態１にかかるＯＮＵの構成を示すブロック図である。ＯＮＵ２は、暗号化マルチキャスト通信を実現する加入者側装置（終端装置）であり、スプリッタを介してＯＬＴ１と接続するＰＯＮインタフェース（ＰＯＮ−ＩＦ）（送信部）３０と、１つ以上の加入者端末５を収容するＵＮＩ３１と、ＣＰＵ３２とを備えている。なお、図７に示す機能構成（機能分割）はあくまで一例であり、ＰＯＮ−ＩＦ３０およびＵＮＩ３１の詳細は省略している。

ＰＯＮ−ＩＦ３０は、ＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部３３、暗号化部３８、復号化部３９を備える。ＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部３３は、ＵＮＩ３１（加入者端末５）からのマルチキャスト用ＩＰプロトコルとしてＭＬＤやＩＧＭＰのＲｅｐｏｒｔメッセージやＬｅａｖｅメッセージをスヌープするとともに、ＰＯＮ（ＯＬＴ１）を介したデータ配信サーバ３からのＭＬＤやＩＧＭＰ Ｑｕｅｒｙメッセージをスヌープする。

暗号化部３８は、暗号鍵を保持しており、この暗号鍵によってＯＬＴ１へ送信するデータを暗号化する。復号化部３９は、復号鍵を保持しており、この復号鍵によってＯＬＴ１から受信したデータを復号化する。

ＣＰＵ３２は、ＭＡＣアドレス／マルチキャストアドレス／ＭＬＤ，ＩＧＭＰスヌープ結果／暗号鍵／ＳＣＩの組合せを記憶するマルチキャスト管理テーブル３４を管理する。また、ＣＰＵ３２はＰＯＮ上の論理リンクを制御する論理リンク制御部３５を備え、論理リンク制御部３５によってＰＯＮポートごとのＬＬＩＤ値の使用状況を記憶するＬＬＩＤ管理テーブル３６を管理する。

また、ＣＰＵ３２はユニキャスト用暗号鍵生成部４０、ＭＬＤやＩＧＭＰメッセージを監視（スヌープ）するＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部３７を備えている。また、ＣＰＵ３２は、ＣＰＵ３２内の各機能、ＰＯＮ−ＩＦ３０、ＵＮＩ３１を制御する手段を備えている。

ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部３７は、ＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部３３がスヌープした種々のＭＬＤやＩＧＭＰから、マルチキャスト管理テーブル３４に登録する情報を読み取り、マルチキャスト管理テーブル３４に登録させる。

マルチキャスト管理テーブル３４で記憶する暗号鍵（インデックス）のうち、マルチキャスト用の暗号鍵はＯＬＴ１から通知される。このＯＬＴ１から通知されるマルチキャスト用の暗号鍵は、暗号化部３８、復号化部３９において保持、管理される。

また、マルチキャスト管理テーブル３４で記憶する暗号鍵のうち、ユニキャスト用の暗号鍵はユニキャスト用暗号鍵生成部４０でＬＬＩＤ毎に生成し、暗号化部３８、復号化部３９において保持、管理する。ユニキャスト用暗号鍵生成部４０で生成したユニキャスト用の暗号鍵は、ＣＰＵ３２の制御に基づいて暗号化部３８で暗号化され、ＯＬＴ１に通知される。

ここで、ＯＮＵ２の動作手順について説明する。まず、ＯＮＵ２が加入者端末５からデータを受信した際の動作手順について説明する。ＯＮＵ２は、データ配信サーバ３からのＭＬＤやＩＧＭＰ Ｑｕｅｒｙメッセージに基づいて加入者端末５から送信されたＲｅｐｏｒｔメッセージを、ＵＮＩ３１から受信し、このＲｅｐｏｒｔメッセージをＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部３３においてスヌープして取り込む。このＲｅｐｏｒｔメッセージには、マルチキャスト通信で使用するＩＰグループアドレスが格納されている。

ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部３７は、ＲｅｐｏｒｔメッセージとＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果を読み取る。ここでのＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部３７は、ＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果として、「Ｒｅｐｏｒｔ」を示す情報をＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部３３から読み取る。ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部３７は、Ｒｅｐｏｒｔメッセージ内のＩＰグループアドレスをキーにして、マルチキャスト管理テーブル３４を検索する。

ここで、ＯＮＵ２が備えるマルチキャスト管理テーブル３４の構成について説明する。図８は、ＯＮＵが備えるマルチキャスト管理テーブルの構成の一例を示す図である。マルチキャスト管理テーブル３４は、加入者端末５のＭＡＣアドレス、マルチキャストアドレス（ＩＰグループアドレス）、ＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果、マルチキャストグループに対応するＳＣＩ、ＯＬＴ１との間でＰ２Ｐ通信を行なう際の暗号鍵、ＯＬＴ１との間でマルチキャスト通信を行なう際の暗号鍵が対応付けられた情報テーブルである。

マルチキャスト管理テーブル３４は、ＯＬＴ１とデータ配信サーバ３間で送受信されるデータ（フレーム）などを用いて作成されるものであり、例えばＳＣＩはＳｅｃＴＡＧ６２内のＳＣＩ（Ｏｐｔｉｏｎａｌ）７５に基づいてマルチキャスト管理テーブル３４に登録される。

例えば、ＭＡＣアドレスがｄｄ−ｄｄ−ｄｄ−ｄｄ−ｄｄ−ｄｄ、ｅｅ−ｅｅ−ｅｅ−ｅｅ−ｅｅ−ｅｅである加入者端末５のマルチキャストアドレスは、ｙｙ．ｙｙ．ｙｙ．ｙｙであり、この加入者端末５からのＭＬＤやＩＧＭＰのＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果はそれぞれ「Ｒｅｐｏｒｔ」（Ｒｅｐｏｒｔメッセージ）であることを示している。

また、ＭＡＣアドレスがｄｄ−ｄｄ−ｄｄ−ｄｄ−ｄｄ−ｄｄに対応するＰ２Ｐ用の暗号鍵が＃１、ＭＡＣアドレスがｅｅ−ｅｅ−ｅｅ−ｅｅ−ｅｅ−ｅｅに対応するＰ２Ｐ用の暗号鍵が＃４であることを示している。

また、マルチキャストアドレスｙｙ．ｙｙ．ｙｙ．ｙｙに対応するＳＣＩは、「００ ００ ００ ００ ００ ０２ ００ ０１」であり、マルチキャスト用の暗号鍵が＃Ｂであることを示している。ここで管理している暗号鍵はインデックス（識別情報）であり、実際の暗号鍵は、ＰＯＮ―ＩＦ１０の暗号化部３８において管理している。

ＩＧＭＰ監視部３７が、マルチキャスト管理テーブル３４を検索した結果、ＩＰグループアドレスに対応（一致）するＩＰマルチキャストアドレスが見つからなかった場合、ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部３７は、Ｒｅｐｏｒｔメッセージを送信してきた加入者端末５は最初のグループ参入であると判断（認識）する。そして、ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部３７は、Ｒｅｐｏｒｔメッセージに基づいて、マルチキャスト管理テーブル３４の未使用エントリに、ＩＰマルチキャストアドレス（ＩＰグループアドレス）、ＭＬＤ／ＩＧＭＰスヌープ結果（Ｒｅｐｏｒｔ）、使用する暗号鍵のインデックスを記憶させるとともに、マルチキャストグループに対応したＳＣＩを記憶させる。これにより、加入者端末５が最初の参入であってもＳＣＩに基づいた復号化処理、マルチキャストフレームの受信処理などを行なうことが可能となる。

次に、ＭＬＤやＩＧＭＰのＲｅｐｏｒｔメッセージに含まれるＩＰグループアドレスと一致するＩＰマルチキャストアドレスがマルチキャスト管理テーブル３４のエントリから見つかった場合の処理について説明する。

ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０が、マルチキャスト管理テーブル１７を検索した結果、ＩＰグループアドレスに対応（一致）するＩＰマルチキャストアドレスが見つかった場合、ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０は、Ｒｅｐｏｒｔメッセージを送信してきた加入者端末５は２番目以降のグループ参入であると判断（認識）する。そして、ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部２０は、マルチキャスト管理テーブル１７内でＩＰマルチキャストアドレスが一致するエントリに、新たな加入者端末５（ＭＡＣアドレスなど）を記憶する。これにより、加入者端末５が２番目以降の参入であってもＳＣＩに基づいた復号化処理、マルチキャストフレームの受信処理などを行なうことが可能となる。

なお、ＵＮＩ３１から受信した加入者端末５からのユニキャストデータは、ＭＬＤやＩＧＭＰメッセージの場合はＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部３３でスヌープし、マルチキャスト管理テーブル３４の内容に基づいて当該ユニキャスト通信に対応する暗号鍵で暗号化させた後、ＰＯＮ−ＩＦ３０に転送する。このとき、ＭＡＣプリアンブルに含まれるＬＬＩＤフィールドはユニキャストＬＬＩＤとし、暗号化フレームのＳｅｃＴＡＧ領域は、ＴＣＩフィールドのＳＣＢフラグとＳＣフラグを「０」とし、ＳＣＩフィールドは具備しない。

つぎに、ＯＮＵ２がデータ配信サーバ３側からデータを受信した際の動作手順について説明する。データ配信サーバ３が送信したマルチキャストデータやユニキャストデータは、ＯＬＴ１を介してＯＮＵ２に送信される。ＯＮＵ２は、マルチキャストデータをＰＯＮ−ＩＦ３０から受信すると、このこのマルチキャストデータをＩＧＭＰフィルタ部３３に入力する。ＣＰＵ３２は、このマルチキャストデータを復号化部３９に復号化させる。このとき、復号化部３９は、マルチキャスト管理テーブル３４の内容に基づいて、当該マルチキャスト通信に対応する復号鍵で復号化する。復号化部３９は暗号化フレームのＳＣフラグが「１」の場合、ＳＣＩフィールドとマルチキャスト管理テーブル３４で記憶しているＳＣＩ値を比較し、当該グループに対応した復号鍵でデータを復号する。復号化部３９が復号したマルチキャストデータはＵＮＩ３１に転送され、加入者端末５に送信される。

また、ＯＬＴ１は、ユニキャストデータをＰＯＮ−ＩＦ３０から受信すると、このユニキャストデータをＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部３３に入力する。ＣＰＵ３２は、ＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部３３内のユニキャストデータを、マルチキャスト管理テーブル３４の内容に基づいて、当該ユニキャストデータ通信に対応する復号鍵で復号化部３９に復号化させる。このとき、復号化部３９が行なう復号条件は、暗号化フレームのＳｅｃＴＡＧ領域に従う。復号化部３９が復号したユニキャストデータはＵＮＩ３１に転送され、加入者端末５に送信される。

つぎに、暗号鍵の配布方法について説明する。ＯＬＴ１は、ＳｅｃＴＡＧ６２のＭＥ（ＭＡＣ Ether Typeフィールド）１５にＰＯＮ毎に固有の暗号鍵Ｔｙｐｅを設定する。暗号鍵を受信したＯＬＴ１またはＯＮＵ２は、暗号化データを復号化して鍵情報を抽出した後、当該フレームを廃棄してＰＯＮ外に転送しない。

つぎに、マルチキャスト用暗号鍵の第１の配布方法および第２の配布方法について説明する。第１の方法はマルチキャストグループからいずれの加入者（加入者端末５）も離脱していない場合の鍵更新に適用でき、第２の方法はマルチキャストグループからいずれかの加入者が離脱した場合と、いずれの加入者も離脱していない場合の両方の鍵更新に適用できる。

第１のマルチキャスト用暗号鍵配布方法は、マルチキャストデータの送信方法と同様に、ＯＬＴ１がＳｅｃＴＡＧフィールドのＳＣＢフラグとＳＣフラグをともに「１」に設定し、ＯＬＴ１のマルチキャスト管理テーブル１７に記憶されているＳＣＩを挿入して、ブロードキャストでＰＯＮに出力する。ＯＮＵ２は、ＰＯＮ−ＩＦ３０からマルチキャスト用暗号鍵を受信すると、マルチキャストデータの受信方法と同様に、ＳｅｃＴＡＧフィールドに従って復号し、マルチキャスト用暗号鍵のインデックスをマルチキャスト管理テーブル３４に記憶するとともに、暗号化部３８でマルチキャスト用暗号鍵を管理する。

第２のマルチキャスト用暗号鍵配布方法は、ユニキャストデータの送信方法と同様に、ＯＬＴ１がＳｅｃＴＡＧフィールドのＳＣＢフラグとＳＣフラグをともに「０」に設定し、ＯＬＴ１のＬＬＩＤ管理テーブル１９をもとに、ユニキャストでＰＯＮに出力する。ＯＮＵ２は、ＰＯＮ−ＩＦ３０からマルチキャスト用暗号鍵を受信すると、ユニキャストデータの受信方法と同様に、ＳｅｃＴＡＧフィールドに従って復号し、マルチキャスト用暗号鍵のインデックスをマルチキャスト管理テーブル３４に記憶するとともに、暗号化部３８でマルチキャスト用暗号鍵を管理する。

このようにＰＯＮシステム１００では、ＯＬＴ１、ＯＮＵ２は、伝送データが暗号化されていることを示す暗号タグタイプ情報（ＭＥ７１）、データの暗号化に関する情報を表す暗号タグ情報を示す暗号化タグフィールド（ＴＣＩ／ＡＮ７２）、暗号化に関する情報に基づいて暗号化した伝送データ（暗号化データ）を示すパケットデータフィールド（ＳｅｃＴＡＧ６２）、暗号化データの完全性をチェックする完全性チェックフィールド（ＩＣＶ６３）を形成し、これら各フィールドおよび伝送データの宛先アドレス（ＤＡ）と送信元アドレスを示すアドレスフィールド（ＳＡ）を含む１つの伝送フレームを形成している。

そして、暗号化タグフィールドは、オプショナルでマルチキャストグループ情報フィールド（ＳＣＩ７５）を付加し、またブロードキャストフレームであることを示すフラグビット領域（ＳＣＢ）と、グループ情報フィールドの有無を示すフラグビット領域（ＳＣ）とを有している。

これにより、ＯＮＵ２とＯＬＴ１は受信したデータフレームを暗号化／復号化するべきかを判断できるとともに、ＳＣＩ７５に基づいて何れの暗号鍵／復号鍵を用いてデータフレームを暗号化／復号化するべきかを判断できる。したがって、ＯＬＴ１からＯＮＵ２へのデータ送信において、暗号化されたデータのブロードキャスト通信が可能となる。

このように実施の形態１によれば、ＰＯＮ区間を伝送するマルチキャストデータは、ＩＰグループアドレス毎の暗号鍵で暗号化することでセキュリティを確保することができるとともに、ブロードキャストでＯＮＵ２に配信するため、伝送帯域を圧迫することなくネットワークの帯域を効率よく利用することができる。

実施の形態２．
ＧＣＭ−ＡＥＳ暗号方式は、ＰＯＮ区間外でも適用される暗号アルゴリズムである。このため、ＰＯＮ区間外の装置で暗号化される場合もある。例えば、ＯＬＴ１の上位のデータ配信サーバ３で暗号化を行う場合、ＯＬＴ１はＳＮＩ１１から受信したフレームのＳｅｃＴＡＧフィールド６２の暗号化フラグ（Ｅ（Encryption））を確認し、「１」が立っていなければ暗号化を行うとともに暗号化フラグを「１」に設定して当該暗号化フレームをＰＯＮに転送する。このとき、マルチキャストアドレスのフレームであれば、ＭＡＣプリアンブルのＬＬＩＤフィールドには「０ｘＦＦＦＦ」のブロードキャストＬＬＩＤを挿入し、ＳｅｃＴＡＧフィールド６２のＳＣＢフラグを立てる。

そして、ＯＮＵ２がデータ配信サーバ３で暗号化された暗号化フレームを受信すると、マルチキャスト管理テーブル３４で記憶しているマルチキャストアドレスを検索し、暗号化フレームに対応する復号鍵を保持していれば復号化部３９でこれを復号する。これにより、ＰＯＮ区間外で暗号化されたフレームであってもＯＬＴ１からＯＮＵ２へフレーム送信することが可能となる。

一方、ＯＮＵ２が暗号化フレームに対応する暗号鍵を持たない場合、暗号化フレームを復号せずにそのまま配下の加入者端末５に転送する。また、ＯＬＴ１からの暗号化フレームにおいては、ＳｅｃＴＡＧ６２のＭＥ（MAC Ether Type）７１フィールドにＯＮＵ２で復号化しないことを示すＴｙｐｅ（復号指示情報）が設定されており場合、ＯＮＵ２は暗号化フレームを復号せずにそのまま配下の加入者端末５に転送する。このとき、ＯＮＵ２で復号化されたかった暗号化フレームは配下の加入者端末５で処理される。これにより、ＯＮＵ２が暗号化フレームに対応する暗号鍵を持たない場合であっても加入者端末５がＯＬＴ１からの暗号化フレームを取得することが可能となる。

同様に、ＯＮＵ２の配下の加入者端末５で暗号化を行う場合、ＯＮＵ２はＵＮＩ３１から受信したフレームのＳｅｃＴＡＧフィールド６２の暗号化フラグ（Ｅ（Encryption））に「１」が立っていなければ暗号化を行うとともに暗号化フラグを「１」に設定して当該暗号化フレームをＰＯＮに転送する。

そして、ＯＬＴ１が暗号化フレームを受信すると、マルチキャスト管理テーブル１７で記憶しているマルチキャストアドレスを検索し、当該フレームに対応する復号鍵を保持していれば復号化部１５でこれを復号する。当該フレームに対応する暗号鍵を持たない場合、復号せずにそのまま上位のＩＰ網１０１に転送する。これにより、ＰＯＮ区間外で暗号化されたフレームであってもＯＮＵ２からＯＬＴ１へフレーム送信することが可能となる。また、ＯＬＴ１が暗号化フレームに対応する復号鍵を持たない場合であっても加入者端末５からの暗号化フレームをＩＰ網１０１へ送信することが可能となる。

また、ＯＬＴ１およびＯＮＵ２はＰＯＮ区間に特有のフレームを独自に生成してもよい。これらのフレームはＰＯＮシステム１００外を伝送するフレームと同様に、暗号化して送信することができる。たとえば、ユニキャスト宛のフレームの場合、ＯＬＴ１やＯＮＵ２はＳｅｃＴＡＧフィールド６２のＳＣフラグを「０」に設定してＭＡＣプリアンブルにユニキャストＬＬＩＤを挿入すればよい。また、マルチキャスト宛のフレームの場合、ＯＬＴ１はマルチキャスト管理テーブル１７で当該マルチキャストアドレスに対応するＳＣＩを設定して記憶し、ＳｅｃＴＡＧフィールドのＳＣＢフラグとＳＣフラグを「１」に設定して、ＳＣＩフィールドにマルチキャスト管理テーブル１７で記憶しているＳＣＩの値を挿入してＰＯＮに送信すればよい。このとき、ＭＡＣプリアンブルのＬＬＩＤ領域にはブロードキャストＬＬＩＤを挿入する。

ＰＯＮ区間特有のフレームは、ＳｅｃＴＡＧ６２のＭＥ（MAC Ether Type）７１フィールドにＰＯＮ区間に固有の暗号化フレームであることを示すＴｙｐｅを設定する（ＰＯＮ固有情報の付加）。これにより、ＯＬＴ１およびＯＮＵ２はデータを復号化して情報を抽出した後、当該フレームを廃棄してＰＯＮ外に転送しない。これにより、ＰＯＮ区間特有のフレームは、ＰＯＮ区間内で処理されることとなり、ＰＯＮ区間特有のフレームをＰＯＮ区間外へ流出することを防止できる。

ＰＯＮ区間に固有のフレームを暗号化する暗号鍵の配布方法について説明する。ＳｅｃＴＡＧ６２のＭＥ（MAC Ether Type）７１フィールドにＰＯＮに固有の暗号鍵Ｔｙｐｅを設定する。暗号鍵を受信したＯＬＴ１またはＯＮＵ２は、暗号化データを復号化して鍵情報を抽出した後、当該フレームを廃棄してＰＯＮ外に転送しない。これにより、ＰＯＮ区間特有の鍵情報は、ＰＯＮ区間内で処理されることとなり、ＰＯＮ区間特有の鍵情報をＰＯＮ区間外へ流出することを防止できる。

このように実施の形態２によれば、ＰＯＮ区間外で暗号化したデータもセキュリティを確保した状態でＰＯＮ区間を伝送できるとともに、マルチキャストフレームはブロードキャストで配信するため帯域を効率よく利用することができる。また、ＰＯＮ区間に特有のフレームも暗号化通信を行い、当該フレームはＰＯＮ外に転送しないため、セキュリティが強化できる。

以上のように、本発明にかかる局側装置、加入者側装置およびＰＯＮシステムは、秘匿性を保持したデータ通信に適している。

本発明の実施の形態１にかかるＰＯＮシステムの構成を示す図である。 ＰＯＮシステムにおいて伝送されるフレームフォーマットの一例を示す図である。 ＳｅｃＴＡＧフィールドの詳細な構成を説明するための図である。 ＰＯＮシステムのプロトコルスタックを説明するための図である。 実施の形態１にかかるＯＬＴの構成を示すブロック図である。 ＯＬＴが備えるマルチキャスト管理テーブルの構成の一例を示す図である。 実施の形態１にかかるＯＮＵの構成を示すブロック図である。 ＯＮＵが備えるマルチキャスト管理テーブルの構成の一例を示す図である。

符号の説明

１ ＯＬＴ
２ ＯＮＵ
３ データ配信サーバ
４ スイッチ
５ 加入者端末
１０，３２ ＣＰＵ
１１ ＳＮＩ
１２，３０ ＰＯＮ−ＩＦ
１３，３３ ＭＬＤ／ＩＧＭＰフィルタ部
１４，３８ 暗号化部
１５，３９ 復号化部
１６ マルチキャスト監視部
１７，３４ マルチキャスト管理テーブル
１８，３５ 論理リンク制御部
１９，３６ ＬＬＩＤ管理テーブル
２０，３７ ＭＬＤ／ＩＧＭＰ監視部
２１ マルチキャスト用暗号鍵生成部
３１ ＵＮＩ
４０ ユニキャスト用暗号鍵生成部
１００ ＰＯＮシステム
１０１ ＩＰ網

Claims (12)

1. １〜複数の加入者端末を収容する加入者側装置とＰＯＮシステム上の光伝送媒体を介して接続するとともにＩＰ網に接続し、前記光伝送媒体上で所定のデータフレームによって前記加入者側装置との間でデータ送受信を行う局側装置において、
   マルチキャスト通信の制御に用いる制御メッセージをスヌープするスヌープ部と、
   前記スヌープ部のスヌープ結果に基づいてマルチキャスト用暗号鍵を生成する暗号鍵生成部と、
   前記暗号鍵生成部が生成したマルチキャスト用暗号鍵と、前記加入者端末のマルチキャストグループを識別するマルチキャスト識別子との対応付けに関するマルチキャスト管理テーブルに基づいて、前記マルチキャストグループのマルチキャスト識別子に対応するマルチキャスト用暗号鍵を選択し、前記マルチキャストグループへのマルチキャストフレームに暗号化に関する情報を付与して暗号化する暗号化部と、
   前記暗号化部で暗号化されたマルチキャストフレームをブロードキャストで加入者側装置へ送信する送信部と、
   前記加入者側装置へのデータフレームが前記加入者側装置との間のＰＯＮ区間に固有のデータフレームである場合に、前記加入者側装置との間のＰＯＮ区間に固有のフレームであることを示すＰＯＮ固有情報を付加したデータフレームを、前記加入者側装置へ送信するよう制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする局側装置。
2. 前記マルチキャスト管理テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
   前記記憶部は、前記スヌープ部がスヌープした制御メッセージ内のマルチキャストアドレスと前記制御メッセージを送信してきた加入者側装置とを対応付けて記憶し、
   前記送信部は、前記加入者側装置へマルチキャストフレームを送信する際に、前記記憶部内の情報に基づいて前記加入者側装置のマルチキャストアドレスに対応するマルチキャスト識別子を選択し、選択したマルチキャスト識別子を前記マルチキャストフレームに付与して送信することを特徴とする請求項１に記載の局側装置。
3. 前記記憶部は、前記スヌープ部がスヌープした制御メッセージの送信元である加入者側装置のマルチキャスト識別子を前記マルチキャスト管理テーブル内に記憶している場合、前記マルチキャスト識別子に対応付けて前記制御メッセージの送信元の加入者端末に関する情報を前記マルチキャスト管理テーブル内に記憶することを特徴とする請求項２に記載の局側装置。
4. 前記暗号化部がマルチキャストフレームを暗号化する際の暗号化データフォーマットで暗号化されたデータフレームを、前記ＩＰ網から受信した場合に、前記ＩＰ網から受信したデータフレームを暗号化せずに前記光伝送媒体上に転送するよう制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の局側装置。
5. 前記制御部は、前記加入者側装置から前記ＰＯＮ固有情報を含むデータフレームを受信すると、当該データフレーム内の情報を抽出した後、当該データフレームを廃棄して前記ＩＰ網へ転送しないよう制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の局側装置。
6. ＩＰ網に接続する局側装置とＰＯＮシステム上の光伝送媒体を介して接続するとともに１〜複数の加入者端末を収容し、前記光伝送媒体上で所定のデータフレームによって前記局側装置との間でデータ送受信を行う加入者側装置において、
   マルチキャスト通信の制御に用いる制御メッセージをスヌープするスヌープ部と、
   前記局側装置から送信されるマルチキャスト用復号鍵を取得する復号鍵取得部と、
   前記復号鍵取得部が取得したマルチキャスト用復号鍵と、前記加入者端末のマルチキャストグループを識別するマルチキャスト識別子との対応付けに関するマルチキャスト管理テーブルおよび前記スヌープ部のスヌープ結果に基づいて、前記マルチキャストグループのマルチキャスト識別子に対応するマルチキャスト用復号鍵を選択し、前記局側装置からブロードキャストで送信されたマルチキャストフレームを復号化する復号化部と、
   前記局側装置へのデータフレームが前記局側装置との間のＰＯＮ区間に固有のデータフレームである場合に、前記局側装置との間のＰＯＮ区間に固有のフレームであることを示すＰＯＮ固有情報が付加されたデータフレームを、前記局側装置へ送信するよう制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする加入者側装置。
7. 前記マルチキャスト管理テーブルを記憶する記憶部をさらに備え、
   前記記憶部は、前記スヌープ部がスヌープした制御メッセージ内のマルチキャストアドレスと前記制御メッセージを送信してきた加入者端末とを対応付けて記憶し、
   前記復号化部は、前記局側装置からのマルチキャストフレームを受信すると、前記加入者端末を収容する加入者側装置のマルチキャストアドレスに対応するマルチキャスト識別子を前記マルチキャストフレームから抽出し、抽出したマルチキャスト識別子に対応するマルチキャスト用復号鍵を前記記憶部内から選択して前記マルチキャストフレームを復号化することを特徴とする請求項６に記載の加入者側装置。
8. 前記記憶部は、前記スヌープ部がスヌープした制御メッセージの送信元である加入者端末のマルチキャスト識別子を前記マルチキャスト管理テーブル内に記憶している場合、前記マルチキャスト識別子に対応付けて前記制御メッセージの送信元の加入者端末に関する情報を前記マルチキャスト管理テーブル内に記憶することを特徴とする請求項７に記載の加入者側装置。
9. 前記局側装置からのマルチキャストフレームは、当該マルチキャストフレームを前記復号化部で復号化するか否かを指示する復号指示情報を含み、
   前記復号指示情報が前記復号化部で復号化しないことを指示する情報である場合に、前記局側装置からのマルチキャストフレームを復号化せずに前記加入者端末に転送するよう制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の加入者側装置。
10. 前記制御部は、前記局側装置から前記ＰＯＮ固有情報を含むデータフレームを受信すると、当該データフレーム内の情報を抽出した後、当該データフレームを廃棄して前記加入者端末へ転送しないよう制御することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１つに記載の加入者側装置。
11. 前記マルチキャスト管理テーブルのマルチキャスト識別子は、前記局側装置から通知されることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１つに記載の加入者側装置。
12. １〜複数の加入者端末を収容する加入者側装置と、前記加入者側装置を収容するとともにＩＰ網に接続される局側装置とを伝送媒体で接続し、所定のデータフレームによって前記加入者側装置と前記局側装置との間でデータ送受信を行うＰＯＮシステムにおいて、
    前記局側装置は、
    マルチキャスト通信の制御に用いる制御メッセージをスヌープする第１のスヌープ部と、
    前記第１のスヌープ部のスヌープ結果に基づいてマルチキャスト用暗号鍵を生成する暗号鍵生成部と、
    前記暗号鍵生成部が生成したマルチキャスト用暗号鍵と、前記加入者端末のマルチキャストグループを識別するマルチキャスト識別子との対応付けに関する第１のマルチキャスト管理テーブルに基づいて、前記マルチキャストグループのマルチキャスト識別子に対応するマルチキャスト用暗号鍵を選択し、前記マルチキャストグループへのマルチキャストフレームに暗号化に関する情報を付与して暗号化する暗号化部と、
    前記暗号化部で暗号化されたマルチキャストフレームをブロードキャストで加入者側装置へ送信する送信部と、
    前記加入者側装置へのデータフレームが前記加入者側装置との間のＰＯＮ区間に固有のデータフレームである場合に、前記加入者側装置との間のＰＯＮ区間に固有のフレームであることを示すＰＯＮ固有情報を付加したデータフレームを、前記加入者側装置へ送信するよう制御する第１の制御部と、
    を備え、
    前記加入者側装置は、
    マルチキャスト通信の制御に用いる制御メッセージをスヌープする第２のスヌープ部と、
    前記局側装置から送信されるマルチキャスト用復号鍵を取得する復号鍵取得部と、
    前記復号鍵取得部が取得したマルチキャスト用復号鍵と、前記加入者端末のマルチキャストグループを識別するマルチキャスト識別子との対応付けに関する第２のマルチキャスト管理テーブルおよび前記スヌープ部のスヌープ結果に基づいて、前記マルチキャストグループのマルチキャスト識別子に対応するマルチキャスト用復号鍵を選択し、前記局側装置からのマルチキャストフレームを復号化する復号化部と、
    前記局側装置へのデータフレームが前記局側装置との間のＰＯＮ区間に固有のデータフレームである場合に、前記局側装置との間のＰＯＮ区間に固有のフレームであることを示すＰＯＮ固有情報が付加されたデータフレームを、前記局側装置へ送信するよう制御する第２の制御部と、
    を備えることを特徴とするＰＯＮシステム。

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