JPH05244152A - コマンドを真性証明する方法 - Google Patents

コマンドを真性証明する方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 専用のハードウェアを用いることなく、かつ
物理的にアクセスすることなくコマンドの真性証明を適
格に行う。 【構成】 軌道周回衛星（１２）等の従局および地上制
御局（１６）等の主局は各自のランダムパッドのリスト
（８０，７８）を持つ。主及び従局のリストは同じであ
る。主局が重要コマンドを従局に送信すると、パッド
（８６）の選択された１つが該コマンドと共にデータ通
信メッセージ（８９）として従局に送信される。各パッ
ドは一度だけ使用される。従局は同じ選択されたパッド
を使用して受信パッド値を評価する。対応が検出されれ
ば、該コマンドは真性証明されかつ従局はそのコマンド
に従って行動する。ランダムなパッドは従局で発生され
る（１５４）。それらは非対称暗号化プロセスを使用し
て暗号化され（１６０）、かつ主局に送信され（１６
６）、主及び従局が共通の組のパッドで動作する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的には、他の装置
によって発行されたコマンドに基づき行動する１つの装
置の制御に関する。より詳細には、本発明は１つの装置
によって発行されたコマンドを他の装置が該コマンドに
基づき行動する前にその真実性を確証するすなわち真性
証明する（ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｎｇ）ためのプロ
セスに関する。
【０００２】
【従来の技術】多くのシステムはマスタステーションが
重要な（ｃｒｉｔｉｃａｌ）制御機能に対するコマンド
を遠隔に位置するスレーブステーションに発行すること
を要求する。これが行われる１つの状況は軌道を回る衛
星を制御する場合であり、地上をベースとしたマスタ制
御ステーションは、軌道修正コマンドのような、コマン
ドをスレーブ衛星ステーションに発行する。しかしなが
ら、重要な制御機能はまた経済的および他の産業上のか
つ政治的な努力に関連して遠隔的に発行される。
【０００３】該コマンドはそのそようなコマンドに対し
不適切に行動しているスレーブステーションから生じ得
るひどく有害な結果のために重要であると考えられる。
ある衛星においては、不適切な行動は衛星がその軌道を
離れあるいは該衛星の寿命あるいは該衛星の有用性を大
幅に低減する他の結果を生じさせるかも知れない。衛星
を構築しかつ軌道に配置することに関する膨大なコスト
のため、潜在的な損失は巨大なものである。財政上の状
況においては、金が不適切な口座に記入されるかもしれ
ず、やはり潜在的に大きな財政上の損失につながる。ま
た、他の状況においては、スレーブステーションによる
不適切な行動は人類の生活および健康に対するあるいは
環境に対する害をおよぼす大きな危険性を生ずるかもし
れない。
【０００４】従って、重要なコマンドが遠隔的に発行さ
れるシステムにおいてそのようなひどく望ましくない結
果が生ずることを防止するためにしばしばいくつかの段
階が取られる。そのような段階は典型的には少なくとも
２つの異なる事項に向けられている。第１の事項はスレ
ーブステーションがその割当てられたマスタステーショ
ンによって発行されたコマンドにのみ応答することを保
証することを扱う。言い換えれば、スレーブステーショ
ンがそれが受信したコマンドが実際にその割当てられた
マスタステーションから来ておりかつ何らかの他のコン
トローラからではないことの高度の確信を持つことがで
きるように真性証明プロセスが使用される。第２の事項
はその割当てられたマスタステーションからコマンドを
受信するスレーブステーションが実際に意図されたコマ
ンドを受信しかつ何らかの他のコマンドを受信したので
はないことの保証を取り扱う。言い換えれば、コマンド
を通信する上で何らのエラーも生じていないことを保証
するために確認（ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎ）プロセス
が使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】当業者には数多くの効
率のよい効果的な、かつさもなければ満足すべき確認プ
ロセスが知られている。ところが、伝統的な真性証明プ
ロセスは上に述べたようなシステムの真性証明の必要性
に対する満足な解答を与えない。伝統的な真性証明プロ
セスは実施するためおよび動作するためには複雑であ
る。そのような伝統的なプロセスはしばしば暗号化およ
び暗号解読プロセスを実施するための専用の「保安（ｓ
ｅｃｕｒｅ）」ハードウェアを含む。そのような伝統的
なプロセスは効率的なレベルの真性証明の保安を達成す
るが、付加的なハードウェアを使用しないプロセスと比
較した時、その保安のハードウェアの重量、コスト、お
よび限られた信頼性は伝統的なプロセスの望ましくない
特徴である。
【０００６】さらに、多くの伝統的なプロセスは対称的
な暗号化プロセスを使用する。対称的な暗号化プロセス
は暗号化および暗号解読に対し単一のキーを使用する。
このキーは秘密に保たれ、それによりマスタおよびスレ
ーブステーションのみがそれを知ることができるように
なる。しかしながら、システムは保安の侵害（ｂｒｅａ
ｃｈ）のために秘密のキーが知られるようになりあるい
は何らかの障害がオーソライズされたメッセージが真性
証明されないようにした場合には、再キーイング機構
（ｒｅ−ｋｅｙｉｎｇ ｓｃｈｅｍｅ）を用いなければ
ならない。そのような再キーイング機構は高度の真性証
明の保安を維持するために極めて複雑になりかつ高価に
なる。
【０００７】上述の問題はすべての伝統的な真性証明プ
ロセスを悩ますが、問題は特に衛星の制御に関して厄介
なものになる。衛星制御システムにおいては、衛星が軌
道に入った後に衛星に物理的にアクセスすることは極め
て実際的ではない。さらに、保安ハードウェアのために
必要な重量の増大に対しかつ保安ハードウェアを使用す
ることによる全体的な信頼性の低下に対して払われる罰
則が増大される。
【０００８】従って、改善された真性証明プロセスを提
供するのが本発明の目的でありかつ利点である。また、
真性証明プロセスに専用のハードウェアの使用を必要と
しない真性証明プロセスを提供するのが本発明の他の目
的でありかつ利点である。さらに、実施しかつ維持する
のが簡単な真性証明プロセスを提供することが本発明の
さらに他の目的でありかつ利点である。さらに、高度の
真性証明の保安性を提供するのが本発明のさらに他の目
的でありかつ利点である。
【０００９】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の上述
のおよび他の目的および利点は、１つの態様で、コマン
ドをスレーブステーションに通信し該コマンドが該スレ
ーブステーションによって真性証明できる方法によって
実現される。本発明のこの方法によれば、スレーブステ
ーションからパッド（ｐａｄ）が受信される。該パッド
はコマンドをスレーブステーションに通信する必要性が
生ずるまで少なくとも保存される。このパッドは該コマ
ンドと組み合わされてメッセージを形成し、かつ該メッ
セージはスレーブステーシに送信される。
【００１０】本発明の上述のおよび他の目的および利点
は、他の態様で、マスタステーションから受信したコマ
ンドを該コマンドによって通信された命令を実行する前
に真性証明する方法によって実現される。本発明のこの
方法によれば、ランダム発生プロセスを使用してパット
が発生される。このパッドは保存されかつマスタステー
ションに送信される。後に、データ通信メッセージが受
信される。コマンドおよびパッドの値は該メッセージか
ら復元される。復元されたパッド値は対応を検出するた
めにスレーブのパッドと比較される。もし対応が検出さ
れなければ、該コマンドはそれに従って実行されない。
【００１１】
【実施例】本発明のより完全な理解は図面と関連して以
下の詳細な説明および特許請求の範囲を参照することに
より得ることができ、図面においては、同じ参照数字は
各図にわたり同じ項目を言及する。
【００１２】図１は、衛星をベースとした通信ネットワ
ーク１０を示す。ネットワーク１０は軌道周回衛星１２
のような、数多くの地球上車両の使用により全世界にわ
たり分散配置されている。好ましい実施例においては、
衛星１２は極、低高度地球軌道を占有し、これはそれら
の衛星を地球に対し南−北および北−南方向に移動させ
る。一緒になって、衛星１２は該衛星１２が、極領域で
集中しかつ互いに交差することを除き、お互いに関して
相対的に静止した状態に留っている星座または集団（ｃ
ｏｎｓｔｅｌｌａｔｉｏｎ）を形成する。
【００１３】衛星１２は、図１ではその内の１つのみを
示す、多くのゲートウェイ１４、図１ではその内の２つ
を示す、数個の地上制御ステーション（ＧＣＳ）１６、
そして図１ではその内の１つを示す、任意の数の無線通
信ユニット１８を介して地上の装置と通信する。無線通
信ユニット１８は地球の表面の任意の位置に配置でき
る。ゲートウェイ１４は好ましくは地政学的境界に従っ
て地球の表面上に分配される。ＧＣＳ１６は好ましくは
北部の緯度にあり、そこでは衛星１２の軌道の集中のた
め数多くの衛星１２がより赤道付近の緯度に関して地球
表面の単一の点の直接の視線内にくるようにさせる。好
ましくは、およそ４つのＧＣＳが使用されて前記集団に
おけるすべての衛星１２がそれらの軌道のある点におい
てそれらに割当てられたＧＣＳ１２の直接の視界内にく
るようにされる。
【００１４】ゲートウェイ１４とＧＣＳ１６が地上に一
緒に配置されることも可能である。しかしながら、ゲー
トウェイ１４はＧＣＳ１６の機能とは異なる機能を果た
す。好ましくは、ゲートウェイ１４は主としてネットワ
ーク１０における通信ノード２０として動作する。世界
的公共交換電気通信ネットワーク（ＰＳＴＮ）のよう
な、種々の地上ベースの通信システムがゲートウェイ１
４を介してネットワーク１０にアクセスする。ネットワ
ーク１０はゲートウェイ１４および一群の衛星１２を介
して特定の１つの衛星１２に通信回路を確立することが
でき、該特定の１つの衛星１２はその時点で、衛星１２
と無線通信ユニット１８との間の通信経路２２で示され
るように、前記通信回路の他方の側に対する所望の位置
の上に存在する。従って、衛星１２の各々はネットワー
ク１０のノード２０としても作用する。
【００１５】ＧＣＳ１６は衛星１２の集団に対し遠隔計
測、トラッキング、およびコマンド（ＴＴ＆Ｃ）機能を
行う。好ましくは、各々のＧＣＳ１６において衛星１２
のオーソライズされていない制御を防止するために広範
囲にわたる保安処置が使用される。ＧＣＳ１６はまたネ
ットワーク１０のためのノード２０として作用する。し
かしながら、ＧＣＳ１６はゲートウェイ１４とそれらが
主として他の通信ネットワークおよびシステムをネット
ワーク１０にインタフェースするよりはむしろネットワ
ーク１０のためのＴＴ＆Ｃ機能を達成する点において異
なっている。ＧＣＳ１６が位置する北部の緯度のため、
１つまたはそれ以上の衛星１２が常に各ＧＣＳ１６の視
野内にある。ＧＣＳ１６はネットワーク１０内のその割
当てられた衛星１２と、それらの軌道がそのような割当
てられた衛星１２をＧＣＳ１６の上に位置させた時に、
直接リンク２４において示されるように、直接通信する
ことができる。さらに、いずれのＧＣＳ１６も頭上の衛
星１２およびネットワーク１０の種々の中間ノード２０
を介して任意の衛星１２と通信することができる。
【００１６】好ましい実施例においては、直接リンク
（ｄｉｒｅｃｔ ｌｉｎｋｓ）２４はＧＣＳ１６が、実
質的に視線（ｌｉｎｅ−ｏｆ−ｓｉｇｈｔ）伝搬の通信
信号のみが行われる、好ましくはＫａバンドの、高い周
波数によってそれらの割当てられた衛星１２と通信でき
るようにする。オーソライズされていないパーティはそ
のような通信信号を受信するために衛星１２とＧＣＳ１
６との間の直接の視線近くになければならない。従っ
て、地上から衛星１２に送信される通信信号に対しこれ
らの信号のオーソライズされていない受信を行うことは
困難であるが、その理由はそのような受信が地上をべー
スとした送信機と宇宙をベースとした衛星受信機との間
に受信機を物理的に置くことを必要とするからである。
【００１７】それらの制御機能に従って、ＧＣＳ１６は
コマンドをそれらの割当てられた衛星１２に送信する。
これらのコマンドはデータ通信メッセージにおいて衛星
１２に通信される。そのようなコマンドは衛星１２の数
多くの種々の動作態様を制御する。例えば、そのような
コマンドは軌道に作用するために小型ロケットエンジン
（ｔｈｒｕｓｔｅｒｓ）をアクティベイトし、ネットワ
ーク１０におけるノードとして作用するための衛星の能
力に影響を与えるため電源システムを付勢し、かつ通信
トラフィックを取り扱うための衛星の容量に影響を与え
るために交換システムを制御することができる。これら
および他のコマンドはネットワーク１０の有効な動作に
沿って極めて重要なものである。あるいは、重要なコマ
ンドはＮＯ−ＯＰまたは保安トラップとすることができ
る。その結果、ネットワーク１０はこれらおよび他の重
要なコマンドがさもなければいたずらによる改ざん、怠
慢な手順、あるいは故意によるサボタージュによって生
ずるかもしれない損傷を防止するためにこれらおよび他
の重要なコマンドが真性証明されることを保証するため
のステップを行う。
【００１８】図２は、ＧＣＳ１６のような、マスタステ
ーションによって使用されるハードトウェア１６′、お
よび衛星１２のような、スレーブステーションによって
使用されるハードウェア１２′のブロック図を示す。マ
スタおよびスレーブステーションについて一般的に行わ
れているように、ステーション１２および１６はコンピ
ュータ制御される装置を示している。特に、スレーブス
テーションのハードウェア１２′はメモリ２８と通信す
るプロセッサ２６を含む。メモリ２８はそのプログラミ
ングがプロセッサ２６によって変更できない、永久メモ
リ３０、およびそのプログラミングがプロセッサ２６に
よって変更できる、一次メモリ３２を含む。当業者はス
レーブステーション１２によって行われる数多くの手
順、処理、およびタスクはメモリ２８に記憶されたプロ
グラミング命令に応じてプロセッサ２６によって制御さ
れることを認識するであろう。
【００１９】特に、プロセッサ２６の制御のもとで、種
々のアクチュエータ３４がアクティベイトされかつデア
クティベイトされる。そのようなアクチュエータは、二
三の活動をあげれば、小型ロケットエンジンに点火し、
ソーラパネルを展開しかつその位置を変更し、そしてア
ンテナの移動を制御させる。同様に、プロセッサ２６の
制御のもとで種々のスイッチ３６が操作される。スイッ
チ３６は、とりわけ、スレーブステーション１２内に含
まれる種々のサブシステムに対する電力の印加を制御す
る。さらに、種々の通信制御部３８がプロセッサ３６の
制御のもとに操作される。制御部３８はスレーブステー
ション１２がネットワーク１０の動作における通信ノー
ドとして働くことができるようにするために使用され
る。
【００２０】プロセッサ２６はまたタイマ４０と通信
し、該タイマ４０は日付および時刻クロックを維持する
上でプロセッサ２６を助ける。プロセッサ２６はそのよ
うなデータを変調器４２に供給することにより、好まし
くは伝統的なＱＰＳＫ技術を使用して、データを送信す
る。プロセッサ２６はまたシンセサイザ４４に結合して
データが送信される通信チャネルを制御する。変調器４
２においてデータを変調した後、通信信号はアンテナ４
８の送信セクション４６において、スレーブステーショ
ン１２から送信される。プロセッサ２６は復調器５２に
結合した、アンテナ４８の受信セクション５０を介して
データを受信する。復調器５２はシンセサイザ４４の出
力に結合された制御入力を有する。復調器５２は受信し
たデータを復調し、該データは次にプロセッサ２６に導
かれる。
【００２１】制御ステーションのハードウェア１６′は
同様の回路を含む。特に、プロセッサ５４はメモリ５６
に結合しかつ該メモリ５６と通信する。マスタステーシ
ョン１６によって行われる数多くの手順、処理、および
タスクはメモリ５６に記憶されたプログラミング命令に
応じてプロセッサ５４によって制御される。プロセッサ
５４はさらに種々の入力／出力（Ｉ／Ｏ）装置５８に結
合する。Ｉ／Ｏ装置５８は任意の伝統的なキーボード、
指示装置、ビデオ表示ターミナル、プリンタ、およびコ
ンピュータネットワークまたは直接データ通信リンクを
介して結合された他のコンピュータまたはワークステー
ションのような、他の自動化システムを含む。
【００２２】プロセッサ５４はまたタイマ６０と通信
し、該タイマ６０は日時および時刻クロックを維持する
上でプロセッサ５４を助ける。プロセッサ５４はデータ
を、そのようなデータを変調器６２に供給することによ
り、好ましくは伝統的なＱＰＳＫ技術を使用して送信す
る。プロセッサ５４はまたシンセサイザ６４に結合して
データが送信される通信チャネルを制御する。変調器６
２においてデータを変調した後、通信信号はアンテナ６
８の送信セクション６６においてマスタステーシヨン１
６から送信される。プロセッサ５４はデータを、復調器
７２に結合した、アンテナ６８の受信セクション７０を
介して受信する。復調器７２はシンセサイザ６４の出力
に結合した制御入力を有する。復調器７２は受信データ
を復調し、該データは次にプロセッサ５４に導かれる。
図１に関連して上に説明したように、該データは直接リ
ンク２４を通りあるいは１つまたはそれ以上の中間ノー
ド２０を通りネットワーク１０を介して通信される。
【００２３】従って、スレーブステーション１２および
マスタステーション１６は任意のコンピュータ制御無線
通信装置を実質的に動作させるために必要な形式の伝統
的な回路を含む。特に、ステーション１２および１６は
コマンドの真性証明の達成に専用される回路を含まな
い。むしろ、コマンドの真性証明は、それぞれ、メモリ
２８および５６内に記憶されたプログラミング命令に従
って主としてプロセッサ２６および５４内で行われる。
プロセッサ２６および５４は、それぞれ、ステーション
１２および１６を動作させるために使用される同様のプ
ロセッサである。従って、コマンドの真性証明に対する
ハードウェアの信頼性はおおざっぱにいって対応するプ
ロセッサ、メモリ、および無線通信サポート回路の信頼
性と等価である。さらに、コマンドの真性証明のための
ハードウェアを含めることによって、ステーション１２
および１６の全体的な信頼性は低下せず、また衛星のス
レーブステーション１２の重量は増加しない。
【００２４】もちろん、当業者は図２に示されたハード
ウェアは達成される機能の実質的な変化を生ずることな
く実質的に変えることが可能なことを理解するであろ
う。例えば、種々のタイミング、スイッチング、および
通信制御機能はプロセッサ２６内に含めることができ、
かつプロセッサ２６および５４は単一のプロセッサ回路
あるいは複数のプロセッサ回路を用いて実現できる。同
様に、変調および復調機能は、中間変調ステージの付加
を含めて、種々の方法で構築できる。さらに、当業者は
ステーション１２および１６は通信信号の送信および受
信双方のための共通のアンテナを使用することもでき
る。
【００２５】図３および図４は共にマスタステーション
１６およびスレーブステーション１２によって行われる
タスクのフローチャートを示しかつそのようなタスクの
間の関係を示す。図３および図４に示された特定のタス
クはコマンドをマスタステーション１６からスレーブス
テーション１２に送信しかつ真性証明することに関係す
る。さらに、図３および図４に示された特定のタスクは
ステーション１６および１２の通常の動作の間に行われ
る。言い換えれば、プロセッサ２６および５４（図２を
参照）は図３および図４に示されるタスクを行うが、一
方この間にそれぞれステーション１２および１６の通常
の動作にも参与する。
【００２６】図３を参照すると、時々マスタステーショ
ン１６は、タスク７４に示されるように、その割当てら
れたスレーブステーション１２の内の１つからスレーブ
コマントカウントデータ通信メッセージを受信する。好
ましくは、スレーブステーション１２は、タスク７６に
示されるように、マスタステーション１６に通信される
動作テレメトリに他のルーチンと共にスレーブコマンド
カウント値を組み入れる。従って、マスタステーション
１６はスレーブコマンドのカウントデータを規則的に受
信する。さらに、このデータメッセージは平文で（すな
わち、暗号化する必要なく）送信できる。
【００２７】図５は、本発明のコマンド真性証明プロセ
スにおいて使用するために、それぞれ、スレーブおよび
マスタステーション１２および１６のメモリ２８および
５６内に形成された、パッドリスト７８および８０のブ
ロック図を示す。パッドリスト７８〜８０はそれぞれ、
スレーブおよびマスタコマンドカウンタ８２〜８４に関
して動作する。パッドリスト７８〜８０の各々は数多く
のワンタイム（ｏｎｅ−ｔｉｍｅ）パッド８６を含み、
その正確な数は本発明の動作にとって重要ではない。
【００２８】用語「ワンタイムパッド」は、例えば、メ
ッセージを暗号化する手段として同じ長さのメッセージ
との加算のようなリニアなプロセスによって組み合わさ
れた有限長のランダムな情報の流れを意味する。メッセ
ージの暗号解読は同じ方法であるいは相補的な方法で組
み合わされたランダムな情報またはパッドの同じ流れの
使用を要求する。同じランダムな流れは１つより多くの
メッセージに対して実質的に決して使用されないため
「ワンタイム」となる。従って、ワンタイムパッドプロ
セスは無条件に安全であるといわれる。各パッド８６は
パッド値が格納される変数を表す。用語「パッド」は該
変数および値それ自体に言及する。パッド８６は伝統的
な乱数発生プロセスによって発生される。パッドの発生
は以下にさらに詳細に説明する。従って、各々のリスト
７８および８０は１組の乱数を含む。さらに、リスト７
８および８０は、好ましくは同じ順序で、同じ組の乱数
を含む。
【００２９】カウンタ８２〜８４は、それぞれ、リスト
７８〜８０へのポインタとして作用する。カウンタ８２
および８４が同じ値を持つ時、それらは実際に識別され
たパッドの値を述べることなく同じパッドを識別する。
従って、タスク７６（図３を参照）において、スレーブ
ステーション１２は実際にそのパッドの値を述べること
なくマスタステーション１６への特定のパッド８６を識
別する。このため、それぞれ、タスク７６および７４に
おいて送信されかつ受信されたスレーブコマンドカウン
トのデータメッセージは平文で送信できる。
【００３０】図３に戻ると、マスタステーション１６が
タスク７４においてスレーブコマンドカウント値を受信
すると、それはそのマスタコマンドカウントのカウンタ
８４（図５を参照）をこの値に同期させる。パッド８６
は本発明の好ましい実施例により後にさらに詳細に説明
するようにして利用される。後に明らかになる理由のた
め、マスタステーション１６およびスレーブステーショ
ン１２は本発明の好ましい実施例に従って真性証明され
るべき各コマンドに対し共通のパッド８６を使用する。
マスタおよびスレーブコマンドカウンタ８４および８２
が同期しない状態になった場合には、マスタステーショ
ン１６およびスレーブステーション１２は種々のパッド
８６を使用してコマンド真性証明を試みる。その結果、
オーソライズされたコマンドがその時真性証明されない
ことになる。ネットワーク１０の通常の動作はカウンタ
８２〜８４を同期状態に保つべきである。それにもかか
わらず、カウンタ８２および８４の間の何らかの同期問
題が発生すれば、マスタおよびスレーブステーション１
６および１２はタスク７４〜７６の実行により直ちに再
同期するであろう。
【００３１】通常の動作に参与する間に、マスタステー
ション１６は、タスク８７に示されるように、スレーブ
ステーション１２によってコマンドの受信をアクノレッ
ジするデータ通信メッセージを受信することができる。
マスタステーション１６は処理のこの点においてコマン
ドを送信していないから、そのようなアクノレッジメン
トは期待されずかつ問題を表示する。例えば、そのよう
なアクノレッジメントはスレーブステーション１２によ
って改ざんする試みを示しあるいはスレーブステーショ
ン１２内の障害を示すかもしれない。いずれにせよ、タ
スク８７がアクノレッジメントメッセージに遭遇した
時、修正行動が取れるように適切な警報メッセージがア
クティベイトされる。該警報メッセージは表示され、印
刷され、可聴的に表示され、あるいはＩ／Ｏ装置（図２
を参照）の適切な制御により操作者の注意を促す。
【００３２】通常のまたは正常な動作に参与している間
に、スレーブステーション１２は、タスク８８に示され
るように、それが前に受信したコマンドに従って行動し
あるいは該コマンドを実行する必要があるかもしれな
い。そのようなコマンドが行動を必要とするか否かは一
時メモリ３２（図２を参照）の内容による。
【００３３】図６〜図７はそれぞれスレーブステーショ
ン１２に送信されるデータメッセージ８９およびデータ
メッセージによって通信できるコマンドデータ構造９０
のブロック図を示す。データ構造９０はメモリ３２内で
任意の数のコマンドに対し反復できると好都合である。
構造９０は該コマンドの命令を何時実行するかをプロセ
ッサ２６に指令する時間スタンプを含む。イネーブルメ
ント・データエレメントは対応するコマンドがイネーブ
ルされるか否かを通信するために使用される。ディスエ
ーブルされたコマンドはそれに従って行動されないが、
イネーブルされたコマンドはそれに従って行動が行われ
る。コマンド識別子データエレメントはスレーブステー
ション１２がどのような行動を取るべきかを正確に通信
し、かつ種々のパラメータがその行動を特徴付ける。例
えば、コマンド識別子は特定の小型ロケットエンジンの
点火を指令し、かつパラメータは点火の持続期間を制定
する。時間スタンプはその小型ロケットエンジンの点火
を何時開始すべきかを決定する。
【００３４】図３に戻ると、タスク８８の間にプロセッ
サ２６（図２を参照）は日常の仕事として（ｒｏｕｔｉ
ｎｅｌｙ）一時メモリ３２（図２を参照）を監視しその
時点で処理を必要とするイネーブルされたコマンドを探
す。イネーブルおよびタイミング要求が満たされると、
プロセッサ２６は該コマンドを実行する。特に示しては
いないが、スレーブステーション１２は次にメッセージ
をマスタステーション１６に送信して該コマンドがそれ
に従って行動されたという事実を通信する。
【００３５】マスタステーション１６の正常動作の間
に、コマンドが特定のスレーブステーション１２に送信
されることを要求する必要性が結局は発生する。例え
ば、軌道修正が必要とされ、あるいは特定のデータがス
レーブステーション１２から送信される。この必要性が
生じたとき、マスタステーション１６は、タスク９２に
示されるように、適切なコマンドを形成する。このコマ
ンドは好ましくは図６〜図７のデータ構造９０に示され
る形式となる。
【００３６】図６を参照すると、この必要性は、必ずし
もそうである必要はないが、メッセージ８９に示される
ように、幾つかのコマンドの実行を要求するかもしれな
い。コマンドを形成する場合に、アドレスがコマンド構
造９０として作用するデータと関連付けられる。これら
のアドレスは一時メモリ３２（図２を参照）内のコマン
ドが格納されるべき位置を表示する。さらに、適切なヘ
ッダが該メッセージに関連付けられる。該ヘッダは本質
的にコマンドが向けられるスレーブステーション１２を
識別しかつスレーブステーション１２に対しその一時メ
モリ３２内の示されたアドレスにコマンドデータをロー
ドするよう指令する。
【００３７】図３に戻ると、タスク９２の後、任意選択
的なタスク９４が行われる。本発明の好ましい実施例に
おいては、コマンドは重要な（ｃｒｉｔｉｃａｌ）コマ
ンドであるかあるいは重要でない（ｎｏｎ−ｃｒｉｔｉ
ｃａｌ）コマンドに分類できる。重要なコマンドはその
ようなコマンドを不適切に行うことから生ずる可能性の
ある重大な結果のため真性証明を必要とする。これに対
し、重要でないコマンドはもし不適切に実行されてもそ
のような重大な結果とならない。重要でないコマンドの
１つの例は所定の限度内での衛星の送信電力の調整のた
めの指令である。他の例は現在のコマンドカウントを送
信するための命令である。重要でないコマンドがスレー
ブステーション１２に送信されるべき場合には、真性証
明は必要とされず、かつタスク９４は行われない。
【００３８】重要なコマンドに対しては、タスク９４は
パッド８６（図５を参照）を得、該パッド８６によって
適切なオーソリゼーションコード（ＡＣ）を暗号化し、
かつ暗号化されたＡＣをメッセージ８９内のコマンド
（図６および７を参照）と組み合わせる。タスク９４に
よって得られたパッド８６は好ましくはマスタコマンド
カウンタ８４（図５を参照）によって示されたパッド８
６である。好ましい実施例においては、これは単に前に
使用されたパッド８６の後にリスト８０（図５を参照）
内で発生する次のパッド８６に過ぎない。タスク９４に
よって行われる暗号化は好ましくはビットごとの排他的
ＯＲ操作のような、伝統的なリニアなプロセスである。
好ましい実施例においては、パッド８６およびＡＣは同
じ数のビットを有する。パッド８６はランダムな数であ
るから、これはＡＣをスクランブルする。図６および図
７に示されるように、暗号化されたＡＣはメッセージ８
９に付加されかつメッセージ８９の一部となる。
【００３９】重要なコマンドと重要でないコマンドとの
間の区別を可能にする１つの利点は重要でないコマンド
はＧＣＳ１６（図１を参照）ではなく他の位置から発行
できることである。例えば、ゲートウェイ１４（図１を
参照）は衛星１２（図１を参照）によって限られた量の
制御を及ぼすことができる。保安性は傷付けられず、か
つ真性証明プロセスの複雑さが衛星１２を介して好適に
限られた量の制御を及ぼすことができるすべての位置の
間でパッドリスト（図５を参照）を伝送しかつ同期する
ことを避けることによって最少化される。むしろ、パッ
ドリスト８０はＧＣＳ１６のの保安領域内に保たれる。
重要なコマンドと重要でないコマンドとの間の区別を可
能にする他の利点はスレーブステーション１２がその現
在のコマンドカウントを送信していずれかの再同期プロ
セスを急がせるよう指令できることである。
【００４０】タスク９４、または重要でないコマンドに
対するタスク９２の後に、タスク９６は、コマンドを含
みかつ任意選択的に暗号化されたＡＣを含む、データ通
信メッセージ８９（図６を参照）を目標のスレーブステ
ーション１２に送信する。マスタステーション１６は今
やその一部の真性証明プロセスを一時的に完了し、かつ
目標のスレーブステーション１２は該真性証明プロセス
を継続する。
【００４１】特に、正常動作を達成する一方で、スレー
ブステーション１２は結局は、タスク９８において示さ
れるように、データ通信メッセージ８９を受信する。タ
スク９８は次にメッセージ８９のコマンド部分を復元す
る。問合せタスク１００において、スレーブステーショ
ン１２はメッセージ８９のコマンドのコマンド識別子部
分を調べてメッセージ８９の少なくとも１つのコマンド
が重要なコマンドであるか否かを判定する。スレーブス
テーション１２はコマンドが重要であるかそうでないか
を、好ましくは永久メモリ３０（図２を参照）にプログ
ラムされた、テーブル（図示せず）に対しテーブルルッ
クアップ操作を行うことにより決定できる。
【００４２】メッセージ８９に含まれるいずれのコマン
ドも重要なコマンドでなければ、スレーブステーション
１２はタスク１０２を実行する。タスク１０２において
は、スレーブステーション１２のプロセッサ２６はアク
ノレッジメントメッセージを形成し、該アクノレッジメ
ントメッセージは重要でないコマンドが受信されたこと
を示すデータを含む。典型的には、重要でないコマンド
はそのイネーブルメント・データエレメント（図６およ
び図７を参照）をイネーブルされた状態でプログラムさ
れ、かつスレーブステーション１２はそれによって順当
に行動する。コマンドの時間スタンプ部分（図６および
図７を参照）は該コマンドが直ちに実行されるべきこと
を示すようにプログラムできる。この場合、スレーブス
テーション１２がタスク８８を実行する次の時間に、該
コマンドに従って行動が取られる。
【００４３】メッセージ８９に含まれる少なくとも１つ
のコマンドが重要なコマンドであれば、ステーション１
２はタスク１０４を行う。タスク１０４はリスト７８
（図５を参照）からパッド８６を得る。本発明の好まし
い実施例においては、タスク１０４において選択された
パッド８６の内の特定の１つはその時点でスレーブコマ
ンドカウンタ８２（図５を参照）にある値に対応する。
このパッドは好ましくは前に使用されたパッド８６の後
にリスト７８内で発生する次のパッド８６である。
【００４４】タスク１０４は次にその選択されたパッド
８６を使用してメッセージ８９（図６を参照）に含まれ
るオーソリゼーションコード（ＡＣ）の暗号化されたも
のからパッド値を復元する。上に述べたように、本発明
の好ましい実施例においては、パッド８６は排他的ＯＲ
操作を使用してＡＣを暗号化するために使用される。タ
スク１０４は選択されたパッド８６と暗号化されたＡＣ
との間の排他的ＯＲ操作を使用して暗号を解読する。
【００４５】次に図４を参照すると、スレーブステーシ
ョン１２のプロセッサ２６は次に問合わせタスク１０６
を行う。タスク１０６はタスク１０４のパッド値の結果
を評価してＡＣが正しいＡＣであるか否かを判定する。
この判定は復元されたＡＣをメモリ２８、かつ好ましく
は永久メモリ３０（図２を参照）にプログラムされた１
つまたはそれ以上の値と比較することにより行うことが
できる。もしその復元されたＡＣが正しければ、復元さ
れたパッド値が選択されたパッド８６に整合しており、
かつＡＣを暗号化するために使用されたパッド８６と暗
号化されたＡＣを暗号を解読するために使用されるパッ
ド８６との間の対応が確立されたことになる。この状況
で、コマンドは真性証明されたと考えることができる。
パッド８６は実質的にランダムな数であるから、スレー
ブステーション１２はコマンドがそのマスタステーショ
ン１６から発信されたことについての、ほぼ１−２−ｎ
に等しい信用水準を持つことができ、ここでｎは各パッ
ド８６に含まれるビット数である。
【００４６】第１の別の実施例においては、ＡＣは真性
証明プロセスにおいて必ず使用されなければならないも
のではない。ＡＣを暗号化しかつ暗号を解読するよりは
むしろ、マスタステーション１６によってパッド８６が
直接メッセージ８９内に含められかつスレーブステーシ
ョン１２によって直接メッセージ８９から復元されるよ
うにすることができる。この状況ではスレーブステーシ
ョン１２は復元されたパッド値をより直裁的な様式で評
価することができる。特に、復元されたパッド値は直接
リスト７８から選択されたパッドと比較して対応を検出
することができる。
【００４７】第２の別の実施例においては、ＡＣは上に
述べたようにパッド８６によって好適に暗号化される。
しかしながら、スレーブステーション１２は暗号化され
たオーソリゼーションコードを選択されたパッドではな
く承認されたＡＣと排他的ＯＲ操作することによって暗
号を解読する。この状況では、スレーブステーション１
２は排他的ＯＲ操作の結果を選択されたパッド８６と直
接比較することにより復元されたパッド値を評価する。
使用される特定の実施例にかかわらず、当業者はスレー
ブステーション１２が復元されたパッド値を評価してマ
スタステーション１６によって使用されるパッド８６と
スレーブステーション１２によって選択されるパッド８
６との間の対応関係を検出することを理解するであろ
う。
【００４８】タスク１０６がパッドの対応関係を検出し
た時、タスク１０８は「真性証明されたコマンド」アク
ノレッジメントメッセージを形成する。タスク１１０は
次にスレーブコマンドカウンタ８２（図５を参照）を増
分する。カンウタ８２の増分は上述のタスク１０４〜１
０６において使用された、前に選択されたパッド８６が
真性証明プロセスによって再び使用されないことを意味
する。もちろん、当業者はこのことがこの前に選択され
たパッド８６によって伝達されるパッド値が再び発生で
きないことを意味するものではないことを理解するであ
ろう。むしろ、任意の特定の値を有する任意のパッド８
６の確率はほぼ２−ｎに留まるであろう。
【００４９】タスク１０６がパッドの対応関係を検出し
なかった場合には、タスク１１２は該コマンドをディス
エーブルする。該コマンドはコマンドデータ構造９０
（図５を参照）内のイネーブルメント・データエレメン
トを操作することによりディスエーブルできる。コマン
ドをディスエーブルした結果、衛星１２は該コマンドに
従って行動しない。次に、タスク１１４が「真性証明さ
れず」アクノレッジメントメッセージを形成する。この
「真性証明されず」メッセージは好ましくは該コマンド
の識別に関係する詳細または該コマンド全体を含むこと
ができる。そのようなデータは真性証明されずアクノレ
ッジメントメッセージの原因を判定しかつ適切な応答行
動を取るためにマスタステーション１６を助けることが
できる。
【００５０】タスク１０２，１１０または１１４のアク
ノレッジメンドメッセージが形成された後、タスク１１
６はそのアクノレッジメントメッセージをマスタステー
ション１６に返送する。この時点で、スレーブステーシ
ョン１２は真性証明プロセスのその役割を完了してお
り、かつ図３〜図４のフローチャートに示された手順が
反復される。言い換えれば、スレーブステーション１２
は通常のまたは正常なスレーブステーション動作を継続
する。そのような通常の動作はスレーブステーション１
２がタスク８８に関して上に説明したように、プログラ
ムされた時間にイネーブルされたコマンドに従って行動
するようにさせる。
【００５１】スレーブステーション１２がメッセージ８
９（図６を参照）を真性証明している間に、マスタステ
ーション１６は通常のステーションの動作に従事してい
る。最終的には、前記アクノレッジメントメッセージ
が、タスク１１８において示されるように、マスタステ
ーション１６によって受信される。問合わせタスク１２
０が該アクノレッジメントメッセージを評価する。真性
証明されたコマンドのアクノレッジメントメッセージが
受信された時、タスク１２２はマスタコマンドカウンタ
８４（図５を参照）を増分する。カウンタ８４の増分は
前述のタスク９４において使用された、前に選択された
パッド８６が真性証明プロセスによって再び使用されな
いことを意味する。カウント８４の増分はまたカウント
８４をスレーブコマンドカウンタ８２（図５を参照）と
同期された状態に保つ。次の重要コマンドは真性証明の
目的のために異なるパッド８６を使用するであろう。同
じパッドを２度使用することを避けることによって、オ
ーソリゼーションプロセスの保安レベルが高い水準に維
持される。
【００５２】タスク２２の後、タスク１２４は必要とさ
れ得る任意の確認プロセスを実行する。前に述べたよう
に確認（ｃｏｎｆｉｒｍａｔｉｏｎ）プロセスは真性証
明プロセスとは異なる。真性証明プロセスはコマンドが
オーソライズされた発生源からのみ発信されることを保
証する。確認プロセスはスレーブステーション１２によ
って受信されたコマンドが意図されたコマンドであるこ
とを保証する。
【００５３】本発明のプログラム可能な性質のため、確
認プロセスにおける大きな柔軟性が与えられる。これら
の確認プロセスはマスタステーション１６によって制御
される。重要でないコマンドに対しては、確認は必要で
ない。むしろ、重要でないコマンドはもし不適切に実行
されても重大な結果につながらず、かつそのようなコマ
ンドは単に必要に応じて繰り返すことができる。
【００５４】重要なコマンドに対しては、マスタステー
ション１６によって採用される手順は種々のコマンドが
どれほど重要であるかを反映すると好都合である。例え
ば、低い水準の重要コマンドは何らの確認をも必要とし
ない。そのようなコマンドはスレーブステーション１２
による所望の実行に対し設定された時間スタンプおよび
コマンド構造９０（図７を参照）のイネーブルメント・
データエレメントと共に送信することができる。低いレ
ベルの重要コマンドに対し、マスタステーション１６は
タスク１２４において何らの行動も取る必要がない。中
間レベルの重要コマンドはスレーブステーション１２に
よる将来の実行のために設定された時間スタンプおよび
コマンド構造９０のイネーブルメント・データエレメン
トと共に送信することができる。アクノレッジメントが
受信された後、マスタステーション１６はスレーブステ
ーション１２にタスク１２４において該コマンドをマス
タステーション１６に対し読み戻させることにより該コ
マンドを確認することができる。もし該コマンドが読み
戻し（ｒｅａｄ−ｂａｃｋ）操作において正しければ、
マスタステーション１６はそれ以上の何らの行動も行わ
ない。しかしながら、もし読み戻し操作が正しくないコ
マンドを示しておれば、マスタステーション１６は該コ
マンドをディスエーブルしあるいはオーバライトする。
高いレベルの重要コマンドはディスエーブルされた状態
で送信することができる。タスク１２４において読み戻
し操作が行われる。もし該読み戻しが正しければ、他の
コマンドメッセージが該コマンドをイネーブルしかつ他
の読み戻し操作が該コマンドが実際にイネーブルされた
ことを確認することができる。もし高いレベルの重要コ
マンドが読み戻し操作において正しくなければ、該コマ
ンドはとにかくディスエーブルされるべきであるから多
分何らの阻止行動も必要ないであろう。当業者に知られ
ておりあるいは当業者に明らかなこれらおよび他の確認
プロセスはタスク１２４において行うことを考えてい
る。
【００５５】タスク１２４の後、あるいはタスク１２０
が重要でないコマンドのアクノレッジメントを検出した
時、図３〜図４のフローチャートに示された手順がマス
タステーション１６に対し繰り返される。言い換えれ
ば、マスタステーション１６は通常のマスタステーショ
ン動作を継続する。
【００５６】タスク１２０が真性証明失敗アクノレッジ
メントメッセージを検出した時、問い合わせタスク１２
６はプログラミングループを退出すべきか否かを決定す
る。もしマスタステーション１６がループを退出しない
ことを決定すれば、プログラム制御は、上に述べた、タ
スク９４にループバックする。一般に、タスク９４はパ
ッドを重要コマンドに付加し、かつ引き続くタスクが該
コマンドおよびパッドをスレーブステーション１２に送
信する。しかしながら、このループの反復のため、マス
タステーション１６はスレーブコマンドカウンタ８２お
よびマスタコマンドカウンタ８４（図５を参照）がやや
同期はずれになっているものと想定する。従って、スレ
ーブステーション１２が該コマンドを真性証明するよう
に該コマンドがリスト８０（図５を参照）からの引き続
くパッド８６を使用して繰り返される。コマンドの送信
が所定の数の反復に対しあるいは真性証明されたコマン
ドのアクノレッジメントメッセージが受信されるまで異
なるパッド８６に対し繰り返される。もしこの所定の数
に到達すると、タスク１２６はループを退出してタスク
１２８に移り、該タスク１２８は適切な警報メッセージ
をアクティベイトする。タスク１２８の後、マスタステ
ーション１６に対するプログラム制御は図３〜図４のフ
ローチャートに示された手順を繰り返す。
【００５７】図３〜図４に関して上に述べた手順はパッ
ド８６のリストまたはセットがすでに、それぞれ、スレ
ーブおよびマスタステーション１２および１６のメモリ
３２および５６内に格納されているものと仮定してい
る。本発明の好ましい実施例においては、ステーション
１６および１２の間で送信できる重要コマンドの数に対
し何らの制限も課されていない。言い換えれば、図３〜
図４に示される手順は無限の数の反復を繰り返すことが
できる。反復の数はスレーブステーション１２の寿命に
わたり潜在的に極めて大きい。さらに、有限の量のメモ
リがリスト７８および８０を格納するために専用されて
いる。従って、本発明は必要に従ってリスト７８および
８０を生成するための手順を含む。この設定手順は図８
〜図９におけるフローチャートに示されている。
【００５８】リスト７８および８０を生成するための手
順はパブリックキーまたは非対称暗号化システムを利用
する。当業者は１つのキーまたは値をメッセージを暗号
化するために使用しかつ他のキーをメッセージを暗号解
読するために使用することを理解するであろう。暗号化
キーはパブリックキーであると考えられるが、それは該
暗号化キーがシステムの安全性を害することなく公然の
（ｐｕｂｌｉｃ）ものにすることができるからである。
【００５９】図８を参照すると、タスク１３０において
初期シークレット暗号解読キーおよびパッド８６の初期
セットがマスタステーション１６のメモリ５６内に格納
される。これらの初期値はスレーブステーション１２が
導入される前に、あるいは衛星スレーブステーション１
２の場合は打ち上げられる前に伝統的なプロセスを用い
て発生される。同じ初期セットのパッド８６はタスク１
３２においてスレーブステーション１２のメモリ２８内
に格納される。タスク１３２はまた初期パブリック暗号
化キーをスレーブステーション１２のメモリ２８に格納
する。該パブリックキーは好ましくはメモリ２８の永久
的な部分３０に格納され、それにより、高い信用性を持
って、それがスレーブステーション１２の寿命期間にわ
たり利用できるようにされる。初期パッド８６はスレー
ブステーション１２の永久メモリ３０または一時メモリ
３２のいずれかに格納できる。
【００６０】図８においては、タスク１３２はスレーブ
ステーション１２の遠隔位置（例えば、軌道）に導入す
る前に行われ、従ってスレーブステーション１２への物
理的なアクセスが打ち上げ前に存在する。パッド８６の
初期セットの物理的安全性に関する心配があれば、パッ
ドの初期セットは導入後にスレーブステーション１２に
よって発生しかつ自動的に引き続くパッドに対し図９の
プロセスを実質的に使用してマスタステーション１６に
送ることができる。
【００６１】タスク１３２の後に、タスク１３４はスレ
ーブステーション１２を遠隔の位置に打ち上げあるいは
さもなければ導入することを要求する。本発明のプロセ
スによれば、スレーブステーション１２への将来の物理
的アクセスは必要ではない。スレーブステーション１２
が導入された直後に、幾つかの初期コマンドを発行する
ために緊急の必要性が生ずるかもしれない。マスタステ
ーション１６はそのような初期コマンドをタスク１３６
において送信しかつスレーブステーション１２はそのよ
うな初期コマンドをタスク１３８において受信する。図
３〜図４に関連して上に述べた真性証明プロセスがタス
ク１３６〜１３８において使用される。コマンドは打ち
上げ前にロードされかつタスク１３０および１３２にお
いてセーブされた初期パッド８６を用いて、あるいはタ
スク１５４〜１７０によって軌道上で発生された初期パ
ッド８６を用いておおい隠される（ｃｏｖｅｒｅｄ）。
スレーブステーション１２は、上に述べたように、真性
証明された時、そのような初期コマンドに従って行動す
る。言い換えれば、タスク１３６〜１３８は、それぞ
れ、マスタおよびスレーブステーション１６および１２
の通常の動作に関係する。
【００６２】この通常の動作に従って、スレーブステー
ション１２は問合わせタスク１４０を行う。タスク１４
０は新しい組のパッド８６が必要か否かを判定する。こ
の必要性はリスト７８（図５を参照）内にすでに消費さ
れた大部分のパッド８６を有することによって早められ
る。あるいは、タスク１４０は所定の時間内に何らかの
真性証明された重要コマンドをマスタステーション１６
から受信しないことからこの結論に達するかもしれな
い。長い期間にわたるそのような重要コマンドの欠如は
あるいは真性証明システムにおける重大な障害が発生し
ていることを示すかもしれない。新しい組のパッドはし
ばしばそのような重大な障害からの回復を可能にする。
【００６３】タスク１４０が新しい組のパッドが必要で
ないことを決定した時、スレーブステーション１２は通
常の動作を継続する。その間に、スレーブステーション
１２を打ち上げた後に、マスタステーション１６はその
通常動作に問合わせタスク１４２を含める。タスク１４
２はスレーブステーション１２が頭上にありかつ所定の
タイミングウインドウ内にあるか否かを判定する。スレ
ーブステーション１２はマスタステーション１６が直接
リンク２４（図１を参照）を介してそれと通信できる時
にはマスタＧＣＳ１６によって特定できる任意のＧＣＳ
１６の直接頭上にある。所定のタイミングウインドウは
スレーブステーション１２が頭上にある時にのみ生ずる
ように設計される。スレーブステーション１２の位置お
よびタイミングがタスク１４２の基準に合致しない限
り、マスタステーション１６はその通常動作を継続す
る。これに対し、スレーブステーション１２が頭上にあ
りかつ所定のタイミングウインドウ内にある時は、マス
タステーション１６はタスク１４４を実行する。
【００６４】タスク１４４は新しいパブリックキーをセ
ットアップデータ通信メッセージにおいてスレーブステ
ーション１２に送信する。この新しいパブリックキーは
暗号化されておらず、かつスレーブステーション１２に
おいて暗号解読する必要はない。セットアップメッセー
ジはスレーブステーション１２に対するコマンドとして
形成されかつ重要コマンドと考えられる。従って、セッ
トアップメッセージは真性証明コードを含む。スレーブ
ステーション１２を打ち上げた直後に、この真性証明コ
ードはタスク１３０（または１７０）において上述のよ
うにセーブされた初期パッド８６の１つに依存する。図
３〜図４に関して上に説明したように、マスタステーシ
ョン１６は該セットアップメッセージに応じてある種の
アクノレッジメントメッセージを期待することができ
る。
【００６５】スレーブステーション１２はタスク１４６
においてセットアップメッセージを受信する。新しいパ
ブリックキーが該メッセージから復元され、該メッセー
ジは真性証明され、かつアクノレッジメントメッセージ
がマスタステーション１６に返送される。タスク１４６
の後、問合わせタスク１４８は次に衛星１２はマスタス
テーション１６の上にありかつ所定のタイミングウイン
ドウ内にあるか否かを判定する。セットアップメッセー
ジが直接リンク２４（図１を参照）によってあるいはネ
ットワーク１０の他のリンクを介して受信されたか否か
を判定することによって得られる。タイミングウインド
ウデータは永久メモリ３０にプログラムすることができ
る。タスク１４６がスレーブステーション１２が規定さ
れた位置および時間にあるものと判定しなければ、新し
く受信されたパブリックキーがタスク１５０において捨
てられ、かつスレーブステーション１２は通常動作を継
続する。これに対し、もし位置およびタイミングウイン
ドウが正しければ、新しいパブリックキーがタスク１５
２において一時メモリ３２内にセーブされる。
【００６６】保安性は新しいパブリックキーの送信がス
レーブステーション１２が頭上にある間にのみ生ずるよ
うに限定することによって増強される。好ましい実施例
においては、スレーブステーション１２は、緯度に応じ
て、１日に２〜１４回頭上にある。前に述べたように、
地上から衛星に送信される通信信号は傍受するのが極め
て困難であり、かつ新しいパブリックキーの不所望の傍
受によって生ずる以外のチャンスは大幅に低減される。
【００６７】図８を参照すると、１５２の後かつタスク
１４０が新しいパッドリストが発生される必要があると
判定した時に、タスク１５４は新しい組のランダムパッ
ド８６を発生しかつリスト７８（図５を参照）にセーブ
する。タスク１５４はまた１組のランダムなタイミング
値を発生しかつ保存し、そしてそれらを前記ランダムパ
ッド８６に関連するリスト１５６（図５を参照）にセー
ブする。
【００６８】タスク１５４はスレーブステーション１２
によって高い優先度のタスクとして行われる必要はな
い。むしろ、スレーブステーション１２はより緊急の通
常動作を行うことができ、かつ結局は前記ランダム値を
そうする時間がある時に発生する。当業者は擬似乱数発
生プロセスがよく知られておりかつそのようなプロセス
は実質的にランダムな値を発生するために、時間値また
は他の種々雑多なしかしながら時間変化するデータのよ
うな、任意の値を散布すると好都合であることを理解す
るであろう。該ランダムタイミング値は、許容できる最
大の期間についてのある所定の制限と共に、持続時間と
して形成される。これらのタイミング値は引き続くタス
クにおいてランダムパッドをマスタステーション１６に
送信するために使用される。
【００６９】タスク１５４の後、スレーブステーション
１２はスレーブステーション１２にとって利用できる最
も高い優先度のパブリックキーを使用してタスク１５４
において上述のように発生されるランダムパッドを暗号
化するためにタスク１６０を実行する。本発明の好まし
い実施例はＲＳＡまたはヘルマン（Ｈｅｌｌｍａｎ）技
術のような、よく知られた暗号化技術を利用する。暗号
化されたパッド（Ｅ（Ｐａｄ））はリスト１６２（図５
を参照）に格納され、該リスト１６２においては暗号化
されたパッドがリスト７８および１５６のパッド８６お
よびランダムタイミング値とそれぞれ関連付けられる。
タスク１６０はまたスレーブステーション１２によって
低い優先度のモードで実行され、この場合はスレーブス
テーション１２はタスク１６０を完了する前により緊急
のタスクを自由に行うことができる。従って、暗号化の
要求はスレーブステーション１２の通常動作のために必
要な重要な処理能力を不利になるように消費することは
ない。
【００７０】スレーブステーション１２にとって利用で
きる最も高い優先度のパブリックキーは通常マスタステ
ーション１６から最も最近に受信されたものである。従
って、タスク１３２において初期的にロードされたパブ
リックキーはマスタステーション１６から何らの他のパ
ブリックキーも受信されない限り使用する必要がない。
さらに、上に述べた、タスク１４０が所定の期間内にマ
スタステーション１６から何らの重要メッセージも受信
していないために新しい組のパッドが必要であると判定
した場合には、タスク１６０は他のパブリックキーが汚
染されているかもしれないという仮定のもとに暗号化の
ため前記初期的パブリックキーをデフォールトとして使
用することができる。
【００７１】タスク１６０の後、スレーブステーション
１２は再びその通常の動作に従事する。これらの通常の
動作は問合わせタスク１６４を含み、該問合わせタスク
１６４はランダムなタイミング期間のリスト１５６を調
べる。もし次のパッド８６に関連して示された期間が経
過しておれば、タスク１６６は対応する暗号化されたパ
ッドをリスト１６２からマスタステーション１６に送信
する。このパッドはスレーブステーションのコマンドカ
ウンタ８２からのカウント値と共にデータ通信メッセー
ジに含まれている。別の実施例では、タスク１６６は幾
つかの、しかしながら全体の組のパッドより少ない、暗
号化されたパッドをマスタステーション１６に送信す
る。タスク１６６の後、スレーブステーション１２は、
タスク１６４の実行を含め、その通常の動作に戻る。ス
レーブステーション１２はタスク１６４および１６６を
通りすべてのパッドがマスタステーション１６に送信さ
れるまでループを回る。該パッドはさらにそれらが傍受
されかつ暗号解読される可能性をさらに低減するために
ランダムな間隔で送信される。暗号化されたパッドのこ
の送信はスレーブステーション１２がそのマスタステー
ション１６の頭上にある間にのみ生ずるよう限定される
ものではない。むしろ、暗号化されたパッドを運ぶデー
タメッセージは任意の時間にかつ任意の位置からスレー
ブステーション１２からネットワーク１０（図１を参
照）を介して送信できる。
【００７２】スレーブステーション１２が乱数および暗
号化パッドを発生している間に、マスタステーション１
６はその通常の動作を継続している。最終的には、マス
タステーション１６は、タスク１６８に示されるよう
に、暗号化されたパッドおよびスレーブコマンドカウン
タ値を含むデータ通信メッセージを受信する。このメッ
セージが受信された時、タスク１７０はシークレットキ
ーを使用して受信されたパッド（単数または複数）を暗
号解読する。このシークレットキーはスレーブステーシ
ョン１２に対し送信された最後のパブリックキーに対応
し、あるいはスレーブステーション１２にロードされた
初期的なパブリックキーに対応する。タスク１７０は暗
号解読されたパッドをリスト８０（図５を参照）にセー
ブしかつまたスレーブコマンドカウント値を同期に使用
するためにセーブする。タスク１７０の後、マスタステ
ーション１６はその通常の動作を継続し、これらは、時
々、タスク１６８における付加的な暗号化パッドの受信
を含む。
【００７３】従って、ランダムなパッドが必要に応じ
て、主としてスレーブステーション１２の制御のもとで
発生される。しかしながら、マスタステーション１６は
保安の損傷が疑われる場合、あるいは真性証明プロセス
の失敗が疑われる場合に、規則的な間隔でスレーブステ
ーション１２への新しいパブリックキーの送信を繰り返
すことができる。スレーブステーション１２はこの新し
いパブリックキーに新しい組のパッドによって応答す
る。
【００７４】
【発明の効果】以上要するに、本発明は改良された真性
証明プロセスを提供する。本発明のプロセスはコマンド
を真性証明するのに専用のハードウェアの使用を必要と
しない。むしろ、本発明のプロセスは実現しかつ維持す
るのが容易である。スレーブステーションへの何らの物
理的アクセスも必要でなく、かつ本プロセスは他の通常
の動作処理と共にそのような通常動作を行うのに必要な
ハードウェアのみを使用して実施することができる。
【００７５】さらに、本発明は高い水準の真性証明の安
全性を提供する。コマンドを真性証明するために必要に
応じてワンタイムパッドが発生され、次に捨てられる。
同じパッドは再使用されず、かつプロセスは無条件に安
全であると考えられる。前記パッドは非対称の、パブリ
ックキー暗号化システムを使用してスレーブおよびマス
タステーションの間で通信される。これらのパッドは頻
繁に通信されることはなく、かつ該パッドはさらに安全
性を増強するためにランダムな間隔で通信される。再キ
ーイングはスレーブステーションにおけるパブリックキ
ーの使用のため簡単な操作である。安全性はさらに衛星
スレーブステーションが特定の位置およびタイミングウ
インドウに位置する時にのみ再キーイング動作が発生す
るよう制限することによりさらに増強される。該特定の
位置はマスタステーションからスレーブステーションに
送信された通信信号の意図しない受信が信号の視線的な
性質により例外的に困難であるものである。
【００７６】以上のように本発明が好ましい実施例を参
照して説明された。しかしながら、当業者は本発明の範
囲から離れることなくこれらの好ましい実施例において
変更および修正を成し得ることを理解するであろう。例
えば、当業者は本明細書でランダムであると述べられて
いる数は本発明が関連する実際上の目的のために実質的
にランダムであると考えられるべきであるが、絶対的な
意味で擬似ランダム数であると考えてもよいことを理解
するであろう。さらに、当業者はここに述べたハードウ
ェアおよび特定のタスクは実質的に同じ結果を達成しな
がら実質的に変更できることを理解するであろう。当業
者に明らかなこれらおよび他の変更および修正は本発明
の範囲内に含まれるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】地球を取り囲みかつその中で本発明の好ましい
実施例が動作する衛星をベースとした通信ネットワーク
を示す説明図である。
【図２】本発明の好ましい実施例に係わる衛星スレーブ
ステーションおよび地上制御マスタステーションにより
使用されるハードウェアを示すブロック図である。
【図３】本発明の好ましい実施例に従ってマスタステー
ションおよびスレーブステーションの間で真性証明コマ
ンドを通信する上で該マスタステーションおよびスレー
ブステーションによって実行されるタスクを示すフロー
チャートである。
【図４】図３と共に、本発明の好ましい実施例に従って
マスタステーションとスレーブステーションとの間で真
性証明コマンドを通信する上で該マスタステーションお
よび該スレーブステーションによって実行されるタスク
を示すフローチャートである。
【図５】本発明の好ましい実施例に従ってマスタおよび
スレーブステーションによって使用されるパッド関係デ
ータ構造を示すブロック図である。
【図６】本発明の好ましい実施例に係わるコマンド構造
およびそのデータ通信メッセージとの関係を示すブロッ
ク図である。
【図７】図６と共に、本発明の好ましい実施例に係わる
コマンド構造およびそのデータ通信メッセージとの関係
を示すブロック図である。
【図８】本発明の好ましい実施例に従ってパッドのリス
トを確立する上でマスタステーションおよびスレーブス
テーションによって実行されるタスクを示すフローチャ
ートである。
【図９】図８と共に、本発明の好ましい実施例に従って
パッドのリストを確立する上でマスタステーションおよ
びスレーブステーションによって実行されるタスクを示
すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 衛星をベースとした通信ネットワーク １２ 衛星 １４ ゲートウェイ １６ 地上制御ステーション（ＧＣＳ） １８ 無線通信ユニット ２０ 通信ノード ２２ 通信経路 ２４ 直接リンク ２６，５４ プロセッサ ２８，５６ メモリ ３０ パーマネントメモリ ３２ 一時メモリ ３４ アクチュエータ ３６ スイッチ ３８ 通信制御部 ４０，６０ タイマ ４２，６２ 変調器 ４４，６４ シンセサイザ ４６，６６ 送信アンテナ ４８，６８ アンテナ ５０，７０ 受信アンテナ ５２，７２ 復調器 ５８ 入出力装置
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 Ｈ０４Ｂ 7/15

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コマンドをマスタステーション（１６）
    からスレーブステーション（１２）に通信して前記コマ
    ンドが前記スレーブステーション（１２）により真性証
    明できるようにする方法であって、該方法は、 （ａ）マスタステーション（１６）において前記スレー
    ブステーション（１２）におけるコードパッド（８６）
    と共通のコードパッド（８６）を持つ段階、 （ｂ）前記パッドを少なくともコマンドを前記スレーブ
    ステーション（１２）に通信する必要が生じるまで保存
    する段階、 （ｃ）前記パッドを前記コマンドと組み合わせてメッセ
    ージ（８９）を形成する段階、そして （ｄ）前記メッセージ（８９）を前記スレーブステーシ
    ョン（１２）に送信する段階、 を具備することを特徴とするマスタステーション（１
    ６）からスレーブステーション（１２）へコマンドを通
    信する方法。
  2. 【請求項２】 マスタステーション（１６）から受信さ
    れたコマンドをそれによって通信された命令を実行する
    前に真性証明するためにスレーブステーション（１２）
    を動作させる方法であって、該方法は、 （ａ）ランダムにパッドを発生する段階（１５４）、 （ｂ）前記パッドを保存しかつ前記パッドを前記マスタ
    ステーション（１６）に送信する段階（１６６）、 （ｃ）データ通信メッセージ（８９）を受信する段階、 （ｄ）前記メッセージからコマンドおよびパッド値を復
    元する段階（１０４）、 （ｅ）前記復元されたパッド値を評価して前記復元され
    たパッド値と前記保存されたパッドとの間の対応を検出
    する段階（１０６）、そして （ｆ）もし前記段階（ｅ）が前記対応を検出しなければ
    前記コマンドに基づき行動することを避ける段階（１１
    ２）、 を具備すること特徴とするマスタステーション（１６）
    から受信されたコマンドをそれによって通信された命令
    を実行する前に真性証明するためにスレーブステーショ
    ン（１２）を動作させる方法。
  3. 【請求項３】 マスタステーション（１６）と遠隔に位
    置するスレーブステーション（１２）との間で通信され
    るコマンドを真性証明する方法であって、該方法は、 （ａ）前記スレーブ装置（１２）において、１組のラン
    ダムなパッド（８６）を発生する段階、 （ｂ）前記パッドを前記スレーブ装置において保存しか
    つ前記パッドを前記スレーブ装置から前記マスタ装置に
    送信する段階、 （ｃ）メッセージを前記マスタ装置から前記スレーブ装
    置に送信する段階（９６）であって、前記メッセージは
    コマンドおよび前記パッドの内の選択された１つを含む
    もの、 （ｄ）前記メッセージを前記スレーブ装置において受信
    しかつそこからパッド値を復元する段階（９８）、 （ｅ）前記復元されたパッド値を評価して（１０４）前
    記復元されたパッド値と前記保存されたパッドの内の前
    記選択された１つとの間の対応を検出する段階（１０
    ６）、そして （ｆ）もし前記段階（ｅ）が前記対応を検出しなかった
    場合には前記スレーブ装置において前記コマンドを実行
    することを避ける段階（１１２）、 を具備することを特徴とするマスタステーション（１
    ６）および遠隔に位置するスレーブステーション（１
    ２）との間で通信されるコマンドを真性証明する方法。
JP33363492A 1991-11-21 1992-11-19 コマンドを真性証明する方法 Expired - Lifetime JP3584048B2 (ja)

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