专利名称：光网络系统及加密密钥的切换方法
技术领域：
本发明涉及具有OLT (Optical Line Terminal 光传输路径终端装置)和ONU(Optical Network Unit 光网终端装置)的 P0N(Passive OpticalNetwork 无源光网 络)系统，尤其涉及组播信号无中断的光网系统以及加密密钥的切换方法。
背景技术：
近年来，在向加入者提供宽带网络连接服务时，广泛引入了作为光接入系统的PON 系统。PON系统由光传输路径终端装置(OLT)、多台光网终端装置(ONU)和光纤构成。OLT 和ONU经由光纤连接，采用星型的拓扑。非专利文献1对于OLT与ONU之间的单播通信，规定了 ONU主导的加密方式和加密密钥共用方式。包括0LT对ONU发送加密密钥生成请求的第一步骤，ONU生成加密密钥的第二步 骤，ONU将生成的加密密钥向OLT发送3次的第三步骤，OLT对接收的3次的加密密钥进行 错误检查的第四步骤，OLT对ONU发送肯定确认响应的第五步骤，OLT通知加密密钥的切换 定时的第六步骤。在单播通信中，以如上步骤进行加密密钥的切换，提高了信息的保密性。在PON系统中的IP视频信号等组播信号的加密方式中，由OLT和ONU的光分发网 (ODN =Optical Distribution Network)的分光器在物理上对光信号进行分波，因此，共用 OLT与分光器间的光纤的ONU之间的非组播信号存在被窃听的可能性，在专利文献1中解决 了该问题。专利文献1公开了一种OLT主导的组播加密密钥分发方法，由OLT以IGMP(互联 网组管理协议Internet Group Management Protocol)组为单位对组播加密密钥进行保
持、管理分发。专利文献2公开了一种加密密钥切换方法，在组播通信中的密钥共用和成员从组 中脱离时切换加密密钥。专利文献1 日本特开2004-343243号公报专利文献2 日本特开2007-074168号公报非专利文献1 ITU-T 规格 G. 984. 3，"Gigabit-capable PassiveOptical Networks (G-PON) Transmission convergence layerspecification"但是，在组播通信中依然进行OLT和ONU的加密密钥切换定时的同步是困难的， 必须在ONU侧设置组播信号用缓冲器，一边进行加密组播信号的缓冲一边判断加密密钥切 换，防止信号中断。另外，此时，必须与ONU属下进行分发的信道数相对应地增加缓冲器的 数量，存在制造成本增加的问题。
发明内容
由OLT和ONU构成，该OLT具有对IGMP消息进行解析的功能和将作为该解析结果得到的MAC地址与加密组单位建立对应的功能，并具有根据IGMP消息与加密组的对应信息 对组播信号进行加密的构件，该ONU具有对IGMP消息进行解析的功能和将作为解析结果得 到的MAC地址与加密密钥建立对应的功能、以及根据与IGMP组建立了对应的MAC地址和加 密密钥来确定组播信号并进行解密的构件，通过具有在加密密钥切换时将帧计数器从OLT 发送至ONU的构件的0LT、以及具有根据接收帧计数器来检测加密密钥切换定时的功能的 0NU,从而无瞬断地进行帧级别的组播信号的密钥切换，由此解决本问题。另外，通过以下光网络系统能够达到目的，S卩，光网终端装置在从机顶盒接收到报 告消息时，解析报告消息，将机顶盒的所属组和地址保持在第一表中，将报告消息转发至光 传输路径终端装置，在从光传输路径终端装置接收到加密密钥生成请求时，生成加密密钥， 将生成的加密密钥作为加密密钥生成响应发送至光传输路径终端装置，在从光传输路径终 端装置接收到定时通知时，更新所属组的加密密钥；光传输路径终端装置在经由光网终端 装置从机顶盒接收到报告消息时，解析报告消息，将机顶盒的所属组和光网终端装置保持 在第二表中，将加密密钥生成请求发送至光网终端装置，在从光网终端装置接收到加密密 钥生成响应时，还在第二表中保持加密密钥，将加密密钥为有效的定时通知发送至光网终 端装置。进而，通过以下加密密钥的交换方法能够达到目的，S卩，包括以下步骤在从机顶 盒接收到报告消息时，解析报告消息；将机顶盒的所属组和地址保持在第一表中；将报告 消息转发至光传输路径终端装置；在从机顶盒接收到报告消息时，再次解析报告消息；将 机顶盒的所属组和光网终端装置保持在第二表中；将加密密钥生成请求发送至光网终端装 置；在从光传输路径终端装置接收到加密密钥生成请求时，生成加密密钥；将生成的加密 密钥作为加密密钥生成响应发送至光传输路径终端装置；在从光网终端装置接收到加密密 钥生成响应时，还在上述第二表中保持加密密钥；将加密密钥为有效的定时通知发送至光 网终端装置；以及在从光传输路径终端装置接收到定时通知时，更新所属组的加密密钥。在本发明中，提供一种光网络系统以及加密密钥的切换方法，规定了适于组播通 信的ONU主导的加密密钥切换分发方式，通过加密通信提高了组播通信的保密性。
图1是PON系统的框图。图2是ONU的功能框图。图3是OLT的功能框图。图4是说明MAC地址/IGMP组对应表的图。图5是说明由OLT管理的密钥制作者管理表的图。图6是说明由OLT管理的密钥管理表的图。图7是说明下行帧格式的图。图8A是PON系统中的组播信号加密/解密时序图(之一)。图8B是PON系统中的组播信号加密/解密时序图(之二)。图9是OLT的动作的流程图。图10是OLT的控制消息处理的流程图。图11是ONU的动作的流程图。
图12是ONU的控制消息处理的流程图。符号说明10光网终端装置20光传输路径终端装置30机顶盒40加入者家中电视机50分光器60光纤70视频分发服务器80组播路由器90上位数据分发网络100用户网络接口(UNI)部101单播数据收发部102IGMP 捕获部103MAC地址/IGMP组管理部104数据收发部105接入节点接口(ANI)部106控制消息处理部107加密密钥生成部108加密密钥检查部109组播用加密密钥管理部110组播数据解密部111组播数据发送部201接入节点接口(ANI)部202单播数据收发部203IGMP 捕获部204MAC地址/IGMP组管理部205服务节点接口(SNI)部206组播用加密密钥管理部207控制消息处理部208加密密钥检查部209组播数据加密部210组播数据发送部601超级帧计数器部602Allocation-ID 部
具体实施例方式以下，对于本发明的实施方式，利用实施例参照附图进行详细说明。其中，对于实 际上相同部位附加相同参照符号，不重复说明。
参照图1，说明PON系统的结构。在图1中，PON系统700将0LT20和η台0NU10通过由光纤60-1和分光器50-1构成的光分发网连接。0NU10-1 10_η容纳了在加入者 家中能够视听视频的m台机顶盒30。各个机顶盒30与电视机40连接。0LT20通过上位数 据分发网络90，与视频服务器70和组播路由器80连接。在0LT20上，连接k台光分发网。 其中，分光器50也可以是光分接器。视频服务器70和组播路由器80分发视频信号。参照图2，说明ONU的结构。在图2中，0NU10由用户网络接口(UNI)部100、单播 数据收发部101、IGMP捕获部102、MAC地址/IGMP组管理部103、数据收发部104、接入节点 接口(ANI)部105、控制消息处理部106、加密密钥生成部107、加密密钥检查部108、组播用 加密密钥管理部109、组播数据解密部110、组播数据收发部111构成。用户网络接口部100将从STB30接收的信号转换至帧信号，并发送至单播数据收 发部。用户网络接口部100将来自单播数据收发部的接收帧信号转换至光或电信号并发送 至STB。用户网络接口部100将来自组播数据收发部的接收帧信号转换至光或电信号并发 送至STB。其中，用户网络接口部100与STB30之间的信号可以是光信号，也可以是电信号。单播数据收发部101将从用户网络接口(UNI)部接收的帧信号转发至IGMP捕获 部102。单播数据收发部101将从IGMP捕获部102接收的帧信号转发至用户网络接口部。IGMP捕获部102在从单播数据收发部接收的帧信号之中，仅解析IGMP信号，并提 取信号中所包含的IGMP组与MAC地址的对应。IGMP捕获部102向MAC地址/IGMP组管理 部103发送IGMP组与MAC地址的对应的记录/保持委托。IGMP捕获部102在从MAC地址 /IGMP组管理部103接收到作为存储/保持委托的响应的肯定确认响应的情况下，将IGMP 信号发送至数据收发部104。IGMP捕获部102在从MAC地址/IGMP组管理部103接收到作 为存储/保持委托的响应的否定确认响应的情况下，废弃IGMP信号。IGMP捕获部102将 从单播数据收发部101接收的IGMP信号以外的信号发送至数据收发部104。IGMP捕获部 102将从数据收发部104接收的解密用户信号发送至单播数据收发部101。MAC地址/IGMP组管理部103存储/保持MAC地址与IGMP组与端口 ID的对应信 息。MAC地址/IGMP组管理部103接受从IGMP捕获信号部102发送的MAC地址与IGMP组 的对应的记录/保持委托，确认MAC地址与IGMP组的对应。MAC地址/IGMP组管理部103 在确认的结果是不存在IGMP组的情况下，记录/保持MAC地址与IGMP组的对应信息，将肯 定确认响应发送至IGMP捕获部102。MAC地址/IGMP组管理部103在确认的结果是不存在 IGMP组的情况下，废弃MAC地址与IGMP组的对应信息，将否定确认响应发送至IGMP捕获部 102。数据收发部104对从IGMP捕获部102接收的帧信号进行加密，并发送至接入节点 接口(ANI)部105。数据收发部104对从接入节点接口部105接收的单播信号进行解密， 并对于是控制信号还是用户信号进行判别。数据收发部104将接收的控制信号发送至控制 消息处理部106。数据收发部104将从接入节点接口(ANI)部105接收的用户信号发送至 IGMP捕获部102。接入节点接口(ANI)部105将从数据收发部104接收的帧信号转换至光信号，并 发送至0LT20。接入节点接口部105将从0LT20接收的光信号转换至帧信号，并发送至数据 收发部104。控制消息处理部106对从数据收发部104接收的控制信号进行解析。控制消息处理部106在解析结果是加密密钥生成请求的情况下，向加密密钥生成部107发送加密密钥生成请求。在解析结果是IGMP组的密钥信息更新请求的情况下，控制消息处理部106提取 加密密钥，并发送至加密密钥检查部108。从加密密钥检查部108接受了否定确认响应的控 制消息处理部106将加密密钥再分发请求作为控制信号，发送至数据收发部104。加密密钥生成部107接受从控制消息处理部106接收的加密密钥生成请求，制作加密密钥。加密密钥生成部107将生成的加密密钥发送至控制消息处理部106。加密密钥检查部108对于从控制消息处理部106接收的加密密钥中是否有位错误进行检查。在没有错误的情况下，加密密钥检查部108向组播用加密密钥管理部109发送 加密密钥的更新请求。在没有错误的情况下，加密密钥检查部108向控制消息处理部106 发送肯定确认响应。在有错误的情况下，加密密钥检查部108向控制消息处理部106发送 否定确认响应。组播用加密密钥管理部109存储保持Allocation-ID与IGMP组与加密密钥的对应关系。对于来自组播数据解密部110的请求，组播用加密密钥管理部109发送IGMP组与 加密密钥的对应信息。组播数据解密部110进行加密组播信号的解密。组播数据解密部110接收加密密钥为有效的帧定时，在帧定时更新加密密钥。组播数据收发部111将从组播数据解密部110接收的解密组播信号发送至用户网络接口部。0NU10通过用户网络接口(UNI)部100接收来自属下所容纳的STB30的IGMP报告消息(加入Join)。然后，IGMP报告消息(Join)经由单播数据收发部101，传递至IGMP 捕获部102。IGMP捕获部102进行IGMP报告消息(Join)的解析。在解析的结果是MAC地址不是已知的情况下，MAC地址/IGMP组管理部103将该STB的MAC地址和IGMP组作为管理对 象登录。在MAC地址已知的情况下，MAC地址/IGMP组管理部103进行与该MAC地址对应 的IGMP组的改写。另一方面，IGMP捕获部102将IGMP报告(Join)消息透过性地转发至 数据收发部104。数据收发部104在转换至ANI侧的传输所使用的加密帧之后，通过接入节 点接口部105，发送至0LT20。参照图3，说明OLT的结构。在图3中，0LT20由接入节点接口(ANI)部201、单播数据收发部202、IGMP捕获部203、MAC地址/IGMP组管理部204、服务节点接口(SNI) 205、 组播用加密密钥管理部206、控制消息处理部207、加密密钥检查部208、组播用加密密钥管 理部209、组播数据发送部210、数据收发部211构成。接入节点接口(ANI)部201将从单播数据收发部202接收的帧信号转换至光信号，并发送至0NU10。接入节点接口部201将从组播数据收发部202接收的帧信号转换至光 信号，并发送至0NU10。接入节点接口部201将从0NU10接收的光信号转换至帧信号，并发 送至单播数据收发部202。单播数据收发部202将从接入节点接口(ANI)部201接收的帧信号转发至IGMP 捕获部203。单播数据收发部202将从IGMP捕获部203接收的帧信号转发至接入节点接口 (ANI)部 201。IGMP捕获部203在从单播数据收发部202接收的帧信号之中，仅解析IGMP信号。IGMP捕获部203提取IGMP信号中所包含的IGMP组与MAC地址与进行帧接收的端口 ID的 对应。IGMP捕获部203向MAC地址/IGMP组管理部204发送IGMP组与MAC地址与进行帧 接收的端口 ID的对应的存储/保持请求。在从MAC地址/IGMP组管理部204接受到肯定 确认响应的情况下，IGMP捕获部203将IGMP信号发送至数据收发部211。在从MAC地址/ IGMP组管理部204接受到否定确认响应的情况下，IGMP捕获部203废弃IGMP信号。MAC地址/IGMP组管理部204存储/保持MAC地址与IGMP组与ANI端口 ID的对 应信息。MAC地址/IGMP组管理部204从IGMP捕获部203，接收IGMP组与MAC地址与进行 帧接收的AM端口 ID的对应的存储/保持请求。在MAC地址已知的情况下，MAC地址/IGMP 组管理部204更新IGMP组与MAC地址与进行帧接收的端口ID的对应信息。在存在IGMP 组的情况下，MAC地址/IGMP组管理部204将否定确认响应发送至IGMP捕获部203。在不 存在IGMP组的情况下，MAC地址/IGMP组管理部204将否定确认响应发送至IGMP捕获部 203，对于IGMP组与MAC地址与进行帧接收的端口 ID的对应信息，进行新登录。服务节点接口(SNI)部205将从IGMP捕获部203接收的单播信号发送至上位网络。服务节点接口部205将从上位网络接收的组播信号发送至组播数据加密部209。服务节点接口部205将从上位网络接收的单播信号发送至IGMP捕获部203。组播用加密密钥管理部206对于所属物理端口(ANI端口)与ONU ID与密钥制作者识别与MAC地址与IGMP组的对应关系进行存储/保持/更新。组播用加密密钥管理部206对于Allocation-ID与IGMP组与加密密钥的对应关系进行存储/保持/更新。在新制 作了 IGMP组的情况下，组播用加密密钥管理部206对于0NU10，发送加密密钥生成请求。在 IGMP组已经存在的情况下，组播用加密密钥管理部206选定1台属于组的0NU10，并发送加 密密钥生成请求。组播用加密密钥管理部206对于来自组播数据加密部209的与IGMP组 对应的加密密钥的询问进行响应。控制消息处理部207向0NU10发送加密密钥生成委托。控制消息处理部207向 0NU10发送加密密钥为有效的定时。控制消息处理部207在该IGMP组中存在加密密钥的变更的情况下，向所属的全部0NU10发送加密密钥。加密密钥检查部208对于有无加密密钥的错误进行检查。组播数据加密部209通过加密密钥对组播数据进行加密。组播数据发送部210将由组播数据加密部209进行了加密的加密组播信号发送至接入节点接口部201。数据收发部211将从SOT部205接收的单播信号发送至IGMP捕获部203。数据收发部211将从IGMP捕获部203接收的单播信号发送至SOT部205。数据收发部211将从 SNI部205接收的组播信号发送至组播数据加密部209。参照图4，说明MAC地址/IGMP组对应表。在图4中，MAC地址/IGMP组对应表50 由MAC地址51和IGMP组52构成。MAC地址/IGMP组对应表50由0NU10的MAC地址/IGMP 组管理部103和0LT20的MAC地址/IGMP组管理部204保持。MAC地址51是ONU的MAC地 址。IGMP组52是ONU所属的IGMP组的识别符。参照图5，说明密钥管理表。在图5中，密 钥制作者管理表60由所属端口(ANI端口)61、ONU ID (Allocation-ID) 62、密钥制作者识 别符63、MAC地址64、IGMP组65构成。密钥制作者管理表60由0LT20的组播用加密密钥 管理部206管理。所属端口 61是0LT20的属下的0NU10所属的物理PON端口。ONU ID62是ONU的ID。密钥制作者识别符63识别是否是密钥制作者。MAC地址64是ONU的MAC地 址。IGMP组65是ONU所属的IGMP组的识别符。在密钥制作者识别符63中，“ 1”表示是密 钥制作者，“0”表示不是密钥制作者。参照图6，说明加密密钥管理表。在图6中，加密密钥管理表70由 Allocation-ID71、IGMP组72、加密密钥73构成。加密密钥管理表70由0NU10的组播用加 密密钥管理部109和0LT20的组播用加密密钥管理部206管理。Allocation_ID71是ONU 的ID。IGMP组72是ONU所属的IGMP组的识别符。加密密钥73是IGMP组的加密密钥。其 中，在加密密钥管理表70中，也可以设置加密密钥的保持期限。参照图7，说明下行帧格式。在图7中，下行帧格式600由PCBd601和有效负载构成。PCBdeoi是物理控制块(d:下行)部，表示下行信号的控制信号。PCBdeoi由psync、 Ident、PL0AMd602、BIP、Plend、Plend、US Bffmap 构成。PL0AMd602 表示下行信号中的物理
层的特别与操作、管理、维护有关的控制信号。Ident 由 FEC IncU Reserved、Superframe counter603 构成。超级帧计数器 部603表示交换加密密钥的定时。另一方面，PL0AM602由Alloc_ID604、Message构 成。Alloc-ID604是Allocation-ID部，记载了单播信号中表示ONU的识别符。另外， Alloc-ID604记载了加密组播信号中与IGMP组唯一地进行对应的识别符。参照图8，说明组播信号加密/解密处理。其中，首先以新制作了 IGMP组作为前 提来进行说明。在图8A中，STB30对0NU10发送IGMP Join(Sll)。0NU100对0LT20发送 IGMP Join(S12)。0NU10 实施 IGMP 解析(S13)。0NU10 实施 MAC 地址学习(S14)。0LT20 实 施IGMP解析(S16)。0LT20实施MAC地址学习(S17)。0LT20对视频服务器70发送IGMP Join(S18)。0LT20对0NU10发送加密密钥生成请求(S19)。0NU10将ACK发送至0LT20 (S21)。 0NU10生成加密密钥(S22)。0NU10对0LT20分发加密密钥(S23)。0LT20对加密密钥进行 检查(S24)。0LT20对0NU10发送ACK(S26)。0LT20对0NU10发送密钥有效定时(S27)。 0NU10 对 0LT20 发送 Ack (S28)。在图8B中，视频服务器70对0LT20发送组播信号(S29)。0LT20检索与IGMP组 相对应的加密密钥(S31)。0LT20对组播信号进行加密(S32)。0LT20对0NU10发送加密 组播信号(S33)。0NU10检索与IGMP组相对应的加密密钥(S34)。0NU10实施解密(S36)。 0NU10对STB30发送解密组播信号(S37)。另一方面，在已经存在IGMP组时，在从步骤11到步骤17之后，转移至步骤41。在 步骤41中，0LT20对0NU10发送加密密钥(S41)。0NU10检查加密密钥(S42)。0NU10对 0LT20发送ACK(S43)。0LT20对0NU10发送加密密钥为有效的定时(S44)。0NU10对0LT20 发送ACK(S46)。以下的步骤与步骤29到步骤37相同。参照图9以及图10，说明OLT的处理流程。在图9中，0LT20对于接收的数据是单 播数据还是组播数据进行判定(S51)。在是单播数据时，0LT20对于是控制消息还是IGMP 消息进行判定(S52)。在是IGMP消息时，0LT20取得MAC地址、IGMP组、Port (S53)。0LT20 对于是IGMPjoin还是IGMP leave进行判定(S54)。在是IGMP leave时，0LT20从该IGMP 组将符合的MAC地址的所属脱离(S56)。0LT20对于是否不存在属于符合的IGMP组的用户 进行判定(S57)。在是的情况下，0LT20删除符合的IGMP组(S58)，并结束。
在步骤S57中为否的情况下，0LT20就这样结束。在步骤S54中是IGMP join时，0LT20对于是否向已有IGMP组进行判定(S59)。在是的情况下，0LT20废弃IGMP消息(S61)。 0LT20更新密钥制作者管理表60 (S62)，并结束。在步骤59中为否的情况下，0LT20使IGMP消息通过至SNI205 (S63)。0LT20新制作IGMP组(S64)。0LT20向控制消息处理部207发送加密密钥生成委托(S66)。0LT20实 施控制消息处理(S67)，并结束。在步骤61中为组播数据时，0LT20对于是否超过了加密密钥的保持期限进行判定(S68)。在是的情况下，0LT20转移至步骤66。在步骤68中为否的情况下，0LT20检索属于 该组播组的用户(S69)。0LT20检索用户所属的物理端口(S71)。0LT20取得组播组的加密 密钥(S72)。0LT20对组播信号进行加密(S73)。0LT20仅对用户所属的物理端口发送加密 组播信号(S74)，并结束。参照图10，进一步详细说明步骤67。在步骤67中，0LT20判定控制消息的种类 (S671)。在加密密钥制作委托的情况下，0LT20发送加密密钥生成委托(S672)，并结束。 在步骤S671中，是加密密钥制作响应的情况下，0LT20实施加密密钥的错误检查(S673)。 0LT20对于错误检查的结果是否为错误进行判定(S674)。在否的情况下，0LT20保存IGMP 组的新加密密钥(S676)。0LT20向属于该IGMP的ONU发送加密定时(S677)。0LT20在通 知的定时，更新加密密钥管理表70 (S678)，并结束。在步骤671中，在是加密密钥更新时，0LT20向属于该IGMP组的全部ONU发送加 密密钥(S679)，并结束。包括IGMP报告消息的消息、加密密钥生成请求以及加密密钥生成响应也可以通 过加密单播信道进行通信。参照图11以及图12，说明ONU的处理。在图11中，0NU10对于接收的数据是单播 数据还是组播数据进行判定(S81)。在是单播数据时，0NU10对于是控制消息还是IGMP消 息进行判定(S82)。在是IGMP数据时，0NU10取得MAC地址和IGMP组(S83)。0NU10对于 是 IGMP join 还是 IGMP leave 进行判定(S84)。在是 IGMP leave 时，0NU10 从该 IGMP 组 将该MAC地址的所属脱离(S86)。0NU10对于是否不存在属于该IGMP组的STB进行判定 (S87)。在是的情况下，0NU10删除该IGMP组(S88)，并结束。在步骤87中为否的情况下， 0NU10就那样结束。在步骤S84中是IGMPjoin时，0NU10对于是否为已有IGMP组进行判定(S89)。在 是的情况下，0NU10废弃IGMP消息(S91)。0NU10更新MAC地址/IGMP组对应表50 (S92)，并 结束。在步骤89中为否的情况下，0NU10使IGMP消息通过ONU(S93)。0NU10新制作IGMP 组(S94)，并结束。在步骤82中是控制消息时，0NU10处理控制消息(S96)，并结束。在步骤81中为组播数据时，0NU10对于属于该组播组的STB进行检索(S97)。0NU10通过保持表取得组播 组的加密密钥(S98)。0NU10对组播信号进行加密(S99)。0NU10仅对STB所属的物理端口 发送加密组播信号(SlOl)，并结束。参照图12，说明步骤96的控制消息处理。在图12中，ONU对于控制消息进行判定 (S960)。在加密密钥制作委托的情况下，0NU10生成加密密钥(S961)。0NU10向ONU发送 加密密钥(S962)，并结束。在步骤960中是加密密钥制作响应的情况下，转移至步骤962。在步骤960中是加密密钥重发委托的情况下，ONUlO向ONU委托加密密钥重发(S963)，并结 束。在步骤960中如果是加密密钥接收，则0NU10进行加密密钥检查(S964)。0NU10对于 错误检查的结果是否为错误进行判定(S965)。在是的情况下，0NU10转移至步骤963。在 步骤965中为否的情况下，0NU10保存IGMP组的新加密密钥(S966)。0NU10从OLT接收属 于IGMP组的加密密钥为有效的定时，并进行保持(S967)。0NU10在接收的定时更新加密密 钥信息(S968)，并结束。其中，更新的是Allocation-ID、IGMP组、加密密钥。在步骤960中是加密密钥更新的情况下，0NU10向属于该IGMP组的全部ONU通知 加密密钥(S969)，并结束。在步骤S960中是加密密钥更新定时接收的情况下，0NU10转移 至步骤967。由接入节点接口 (ANI)部201接收了 IGMP报告消息(Join)的0LT20对于IGMP 报告消息，由单播数据收发部202进行解密。IGMP捕获部203进行消息的解析。作为进行 解析的结果，MAC地址/IGMP组管理部204制作密钥管理表60，并进行保持/管理。IGMP捕获部203对MAC地址/IGMP组管理部204进行询问，在该IGMP报告消息 (Join)所指示的组已经有其他MAC地址的登录的情况下，不通过服务节点接口(SNI)部 205向上位数据分发网发送IGMP报告消息。另一方面，在不存在IGMP组的情况下，IGMP捕 获部203将IGMP报告消息发送至服务节点接口(SNI)部205。MAC地址/IGMP组管理部 204向组播用加密密钥管理部，通知IGMP组、作为其发送源的ONU的信息、以及IGMP组是制 作的还是已经存在的信息。在新制作IGMP组的情况下，组播用加密密钥管理部206经由控制消息处理部207、 单播数据收发部202、接入节点接口(ANI)部201，对于0NU10，发送加密密钥生成请求。另一方面，在IGMP组已经存在的情况下，组播用加密密钥管理部206经由单播数 据收发部202、接入节点接口(ANI)部201，对于0NU10，发送该IGMP组的加密密钥和表示 IGMP组的信息(Allocation-ID)。其中，也可以发送多次。在新制作IGMP组的情况下，或者，在加密密钥的管理期限过期的情况下，接收了 加密密钥的生成请求的0NU10向控制消息处理部106转发生成请求。控制消息处理部106 接受加密密钥生成请求，向加密密钥生成部107，进行加密密钥的生成请求，并得到生成加 密密钥。控制消息处理部106经由数据收发部104、接入节点接口(ANI)部105，将加密密 钥发送至0LT20。其中，加密密钥也可以发送多次。另一方面，在IGMP组已经存在的情况下，接收了加密密钥的0NU10由加密密钥检 查部108进行加密密钥的检查。在加密密钥中没有错误的情况下，对组播用加密密钥管理 部109发送IGMP组的信息和加密密钥。组播用加密密钥管理部109存储/管理加密密钥管 理表70。控制消息处理部106通过数据收发部104和接入节点接口(ANI)部105，向0LT20 发送肯定确认响应。在加密密钥中存在错误的情况下，控制消息处理部106通过数据收发部104和接 入节点接口(ANI)部105，将否定确认响应发送至0LT20，进行加密密钥的再分发请求。作为对于加密密钥生成请求的响应，接收了加密密钥的0LT20通过控制消息处理部207向加密密钥检查部208交接处理。加密密钥检查部208实施加密密钥的检查。在没 有错误的情况下，组播用加密密钥管理部206保持/管理加密密钥管理表70。另外，在有错 误的情况下，控制消息处理部207对于0NU10，再次实施密钥生成委托。
按照上述步骤，0LT20和0NU10共享加密密钥。0LT20将加密为有效的帧的定时配 置在图7的帧格式所示的超级帧计数器部601中，并从控制消息处理部207发送至0NU10。 接收了帧定时的0NU10由控制消息处理部106参照该帧定时，向组播信号解密部110发送 加密密钥为有效的帧计数。 在成为加密密钥制作者的0NU10属下的STB从该IGMP组脱离，而且该0NU10属下 的其他的STB不属于该IGMP组的情况下，或者，上次制作该IGMP组的加密密钥而经过了 数秒钟的规定时间的情况下，进行加密密钥的切换。通过用户网络接口部100接收了 IGMP 消息(leave)的0NU10经由单播数据收发部101，由IGMP捕获部102进行解析。MAC地址 管理部103丢弃与该MAC地址建立了对应的IGMP组信息。IGMP捕获部102将IGMP消息 (leave)透过性地转发至数据收发部104，并通过接入节点接口部105，发送至0LT20。通过接入节点接口部201接收了 IGMP消息(leave)的0LT20经由单播数据收发 部202，通过IGMP捕获部进行IGMP消息(leave)的解析。MAC地址/IGMP组管理部204接 受解析结果，在是来自作为组的加密密钥制作者的ONU的IGMP leave消息的情况下，解除 STB与IGMP组的对应。MAC地址/IGMP组管理部204将属于该IGMP组的STB所容纳的ONU 新选定为加密密钥制作者，向控制消息处理部207发送密钥切换请求。通过这些步骤，0LT20在服务节点网络部205中，接收组播信号。组播数据加密部 209向组播用加密密钥管理部206询问与IGMP组对应的加密密钥。组播数据加密部209对 组播信号进行加密。其后，经由组播数据发送部210、接入节点接口部201，向0NU10发送组 播信号。通过接入节点接口部105接收了组播信号的0NU10经由数据收发部104，通过组 播数据解密部110进行加密组播信号的解密。组播数据解密部110对组播用加密密钥管 理部109进行询问，对该IGMP组的组播信号进行解密。组播用加密密钥管理部109通过 Aloc-ID(Allocation-ID)602部，识别所接收的组播信号和加密密钥。另外，在是0NU10属 下的STB30所没有请求的IGMP组的组播信号的情况下，废弃帧。
权利要求
一种光网络系统，通过光分发网对设置在基站的光传输路径终端装置和设置在加入者住宅的多个光网终端装置进行连接，其特征在于，上述光网终端装置，在从机顶盒接收到报告消息时，解析上述报告消息，将上述机顶盒的所属组和地址保持在第一表中，将上述报告消息转发至上述光传输路径终端装置，在从上述光传输路径终端装置接收到加密密钥生成请求时，生成加密密钥，将生成的上述加密密钥作为加密密钥生成响应发送至上述光传输路径终端装置，在从上述光传输路径终端装置接收到定时通知时，在该定时更新上述所属组的加密密钥；上述光传输路径终端装置，在经由上述光网终端装置从上述机顶盒接收到报告消息时，解析上述报告消息，将上述机顶盒的所属组和上述光网终端装置保持在第二表中，将上述加密密钥生成请求发送至上述光网终端装置，在从上述光网终端装置接收到上述加密密钥生成响应时，还在上述第二表中保持上述加密密钥，将上述加密密钥为有效的上述定时通知发送至上述光网终端装置。
2.如权利要求1所述的光网络系统，其特征在于，上述光传输路径终端装置还按每个所属组来保持密钥保持期限，在超过了第一所属组 的密钥保持期限时，从所属于上述第一所属组的光网终端装置中，选定生成加密密钥的光 网终端装置，进行将上述第一所属组与加密密钥建立的对应的更新。
3.如权利要求1所述的光网络系统，其特征在于，通过加密单播通道对包括上述报告消息在内的消息、上述加密密钥生成请求、以及上 述加密密钥生成响应进行通信。
4.一种加密密钥的交换方法，包括以下步骤在从机顶盒接收到报告消息时，解析上述报告消息； 将上述机顶盒的所属组和地址保持在第一表中； 将上述报告消息转发至上述光传输路径终端装置； 在从上述机顶盒接收到报告消息时，再次解析上述报告消息； 将上述机顶盒的所属组和光网终端装置保持在第二表中； 将加密密钥生成请求发送至上述光网终端装置；在从上述光传输路径终端装置接收到加密密钥生成请求时，生成加密密钥； 将生成的上述加密密钥作为加密密钥生成响应发送至上述光传输路径终端装置； 在从上述光网终端装置接收到上述加密密钥生成响应时，还在上述第二表中保持上述 加密密钥；将上述加密密钥为有效的定时通知发送至上述光网终端装置；以及 在从上述光传输路径终端装置接收到定时通知时，更新上述所属组的加密密钥。
全文摘要
本发明提供一种光网络系统及加密密钥的切换方法。必须在ONU侧设置组播信号用缓冲器，一边进行加密组播信号的缓冲一边判断加密密钥切换，防止信号中断。光网终端装置在从光传输路径终端装置接收到加密密钥生成请求时，生成加密密钥，将生成的加密密钥发送至光传输路径终端装置，在从光传输路径终端装置接收到定时通知时，更新所属组的加密密钥；光传输路径终端装置，在经由光网终端装置从STB接收到报告消息时，解析报告消息，将STB的所属组和光网终端装置保持在第二表中，将加密密钥生成请求发送至光网终端装置，在从光网终端装置接收到加密密钥时，还在第二表中保持加密密钥，将加密密钥为有效的定时通知发送至光网终端装置。
文档编号H04Q11/00GK101800638SQ200910253300
公开日2010年8月11日 申请日期2009年12月11日 优先权日2009年2月9日
发明者仓田粮辅, 加泽彻, 根间大贵 申请人:株式会社日立制作所