JP2012034169A - パケット認証システム、認証方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】パケットの送受信とは別の認証プロトコルを備えずに、パケット転送能力に影響を与えることなく、パケット単位でパケットの送信者または受信者の認証を行なうことが可能な認証システム、該認証方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】第１の装置と、該第１の装置と第１のネットワークを介して接続される第２の装置とからなる認証システムであって、第１の装置は、データパケットに認証用データを埋め込む認証用データ埋め込み部と、認証用データが埋め込まれたデータパケットを第２の装置へ送信するパケット送信部と、を備え、第２の装置は、第１の装置からデータパケットを受信するパケット受信部と、受信したデータパケットから、認証用データを抽出する認証用データ抽出部と、抽出した認証用データに基づいて、該データパケットの送信者または受信者の正当性を判断する正当性判断部と、を備える構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ネットワーク上で送受信されるパケットの認証システム、認証方法、およびプログラムに関する。

通常、ユーザが個人宅内の端末を用いてインターネットを利用するためには、ＩＳＰ（Internet Service Provider）などのネットワークサービス提供者によって提供されるインターネット接続サービスに加入する必要がある。ユーザは、このようなサービスに加入することにより、電子メールアカウントの提供や、ポータルサイトからのコンテンツの提供など、サービス提供者による様々なサービスを利用することができる。このようなサービスの提供にあたり、サービス加入者以外の者によるサービスの不正利用や、サービス提供者へのなりすましなどを防ぐために、サービス提供者とサービス加入者との間でセキュリティを確保するための認証が必要となる。

この場合の認証方法としては、ＰＰＰ(Point to Point Protocol)におけるユーザＩＤおよびパスワードを用いたＰＡＰやＣＨＡＰなどの認証プロトコルが良く知られている。これは、サービス加入者の端末からサービス提供者に対して接続要求を行なう際に、サービス提供者側のルータとサービス加入者側の端末との間でユーザＩＤおよびパスワードがやり取りされ、正当な加入者であるか否かなどが確認される。そして、正当な加入者であることが確認された場合には、サービス提供ルータから当該サービス加入者端末へサービスの提供が開始される。また、ＰＰＰでは、各加入者の認証結果や、次に認証を行なうタイミング等のステータスを保持することにより、ユーザ毎の接続状況が管理されている。さらに、ＰＰＰの機能をイーサネット（登録商標）上で利用するためにＰＰＰｏｅ(PPP over Ethernet(登録商標))と呼ばれる通信プロトコルも知られている。ＰＰＰｏｅでは、ＰＰＰをカプセル化して、サービス提供ルータと当該サービス加入者端末との間にトンネルを確立する。また、ＰＰＰｏｅでは、トンネルのセットアップの際に、ＰＰＰの認証プロトコルを用いた認証が行なわれ、各トンネルにおける認証結果などステータスが管理される。

また、特許文献１には、データパケットの送信元アドレスのなりすましを防ぐための認証方法が記載されている。特許文献１の認証システムでは、移動ステーションから仮想接続の確立のために送信されるパケットデータアドレスが、予めゲートウェイノードにおいて記憶される。その後、ゲートウェイノードにて、移動ステーションからデータパケットを受信すると、該受信したデータパケットにおける送信元アドレスと、記憶されたパケットデータアドレスとが比較され、送信元アドレスが正当であるか否かが判断される。

特開２００７−２５９５０７号公報

ここで、特許文献１のシステムや一般的なＰＰＰまたはＰＰＰｏｅにおける認証システムでは、実際のパケットの送受信とは別に、認証のための装置間でのやり取りが必要となり、仕組みが複雑であるとともに、認証が完了するまではデータパケットの疎通を行なうことができない。また、ＰＰＰやＰＰＰｏｅでは、各加入者（トンネル）におけるステータスを個別に管理する必要があるため、特に加入者の数が多い場合には、ステータス管理のために必要とされる処理能力も膨大となり、スケーラビリティが問題となる。

さらに、上記のような従来の認証システムでは、認証が行なわれた後、一定時間の間はその認証を有効とする場合が多い。そのため、一旦認証された加入者に関しては、その後なりすまし等の不正な利用があった場合も、一定時間の間は正当な加入者として処理が行なわれてしまう。とはいえ、パケットの送受信毎に、毎回ユーザＩＤやパスワードなどの認証処理を別途行なう場合には、処理のオーバーヘッドが大きくなり、パケット転送能力に影響を与えることになる。さらに、特許文献１の認証システムの場合には、ゲートウェイノードにおいて、認証のためにパケットデータアドレスをあらかじめ記憶するためのデータベース等を備える必要がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、パケットの送受信とは別の認証プロトコルを必要とせず、且つ、パケット転送能力に影響を与えることなく、パケット単位で該パケットの送信者および受信者の認証を行なうことが可能な認証システム、該認証方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明により、第１の装置と、該第１の装置と第１のネットワークを介して接続される第２の装置とからなる認証システムであって、第１の装置は、データパケットに認証用データを埋め込む認証用データ埋め込み部と、認証用データが埋め込まれたデータパケットを第２の装置へ送信するパケット送信部と、を備え、第２の装置は、第１の装置からデータパケットを受信するパケット受信部と、受信したデータパケットから、認証用データを抽出する認証用データ抽出部と、抽出した認証用データに基づいて、データパケットの送信者または受信者の正当性を判断する正当性判断部と、を備えることを特徴とする認証システムが提供される。

このように構成することにより、パケットの送受信とは別の認証プロトコルを備えることなく、送受信されるデータパケットに埋め込まれた認証用データに基づいて、パケット単位で送信者または受信者の認証が可能になる。これにより、第１の装置および第２の装置間のデータパケット通信におけるセキュリティを確保することができる。

また、上記認証システムにおいて、第２の装置の正当性判断部は、データパケットに基づいて認証用データを算出し、認証用データ抽出部において抽出した認証用データと、算出した認証用データとを比較して、該データパケットの送信者または受信者の正当性を判断するよう構成しても良い。さらに、正当性判断部は、抽出した認証用データと、算出した認証用データとが一致しない場合には、該データパケットの送信者または受信者は正当でないと判断して、該データパケットを破棄する構成としても良い。

また、上記データパケットは、アウターヘッダによってカプセル化されたものであり、認証用データ埋め込み部は、認証用データを該アウターヘッダに埋め込む構成としても良い。また、この場合、アウターヘッダは、ＩＰｖ６アドレスであり、認証用データ埋め込み部は、ＩＰｖ６アドレスのインターフェースＩＤ部に、認証用データを埋め込む構成としても良い。または、アウターヘッダは、ＩＰｖ４アドレスであり、認証用データ埋め込み部は、ＩＰｖ４アドレスのホスト部に、認証用データを埋め込む構成としても良い。このように構成することで、データパケットの送受信には影響を与えることなく、データパケットに認証のためのデータを埋め込むことが可能となり、パケット送受信とは別の認証を備えることなく、セキュリティを確保することが可能となる。

また、上記認証用データ埋め込み部は、データパケットの送信元アドレスに認証用データを埋め込み、正当性判断部は、データパケットの送信元アドレスに埋め込まれた認証用データに基づいて、データパケットの送信者の正当性を判断するものであっても良い。または、認証用データ埋め込み部は、データパケットの宛先アドレスに認証用データを埋め込み、正当性判断は、データパケットの宛先アドレスに埋め込まれた認証用データに基づいて、データパケットの受信者の正当性を判断するものであっても良い。

また、上記認証システムにおいて、第２の装置は、第１のネットワークと第２のネットワークを接続するものであり、データパケットを、第２のネットワークへ転送するパケット転送部をさらに備え、正当性判断部は、抽出した認証用データと、算出した認証用データとが一致する場合には、データパケットの送信者または受信者は正当であると判断して、該データパケットをパケット転送部へ送信する構成としても良い。これにより、正当であると判断された送信者または受信者によるデータパケットのみを第２のネットワークへと転送することが可能となる。

また、第１のネットワークはＩＰｖ６対応の地域ＩＰネットワークであり、第２のネットワークはＩＰｖ６対応のパブリックネットワークであっても良いし、第１のネットワークはＩＰｖ４ネットワークであり、第２のネットワークはＩＰｖ６ネットワークであっても良い。

また、上記認証システムにおいて、認証用データは、データパケットから求められるチェックサム値、またはデータパケットから求められるハッシュ値であっても良い。また、認証用データは、認証サーバから提供されても良いし、予め第１の装置および第２の装置に記憶されていても良い。

さらに、第１の装置はサービス加入者ルータであり、第２の装置はサービス提供ルータであっても良く、第１の装置はサービス提供ルータであり、第２の装置はサービス加入者ルータであっても良い。さらに、第１の装置または第２の装置は、携帯端末装置としても良い。

また、本発明により、ネットワークを介して第２の装置と接続される第１の装置であって、データパケットに、認証用データを埋め込む認証用データ埋め込み部と、認証用データが埋め込まれたデータパケットを第２の装置へ送信するパケット送信部と、を備えることを特徴とする装置、ならびに、ネットワークを介して第１の装置と接続される第２の装置であって、第１の装置からデータパケットを受信するパケット受信部と、受信したデータパケットから、認証用データを抽出する認証用データ抽出部と、抽出した認証用データに基づいて、該データパケットの送信者または受信者の正当性を判断する正当性判断部と、を備えることを特徴とする装置が提供される。

また、本発明により、第１の装置と、該第１の装置と第１のネットワークを介して接続される第２の装置とからなるネットワークシステムにおける認証方法であって、第１の装置における、データパケットに認証用データを埋め込む認証用データ埋め込みステップと、認証用データが埋め込まれたデータパケットを第２の装置へ送信するパケット送信ステップと、第２の装置における、第１の装置からデータパケットを受信するパケット受信ステップと、受信したデータパケットから、認証用データを抽出する認証用データ抽出ステップと、抽出した認証用データに基づいて、該データパケットの送信者または受信者の正当性を判断する正当性判断ステップと、を含むことを特徴とする認証方法が提供される。

また、本発明により、ネットワークを介して第２の装置と接続される第１の装置における認証方法であって、データパケットに、認証用データを埋め込む認証用データ埋め込みステップと、認証用データが埋め込まれたデータパケットを第２の装置へ送信するパケット送信ステップと、を含むことを特徴とする認証方法、およびネットワークを介して第１の装置と接続される第２の装置における認証方法であって、第１の装置からデータパケットを受信するパケット受信ステップと、受信したデータパケットから、認証用データを抽出する認証用データ抽出ステップと、抽出した認証用データに基づいて、該データパケットの送信者または受信者の正当性を判断する正当性判断ステップと、を含むことを特徴とする認証方法が提供される。

さらに、本発明により、上記認証方法をコンピュータに実行させるためのプログラムが提供される。

したがって、本発明によれば、パケットの送受信とは別の認証プロトコルを必要とせずに、容易にパケット毎の送信者および受信者の認証を行なうことが可能な認証システム、認証方法およびプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態における認証システムのネットワーク構成の概略を示した図である。 本発明の実施形態における認証システムのＣＰＥおよびリレールータの概略構成を示す図である。 本発明の実施形態におけるデータパケットのフォーマットを示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る認証システムにおけるネットワーク構成の概略を示す図である。図１に示されるように、本発明の認証システムは、ユーザ宅内のＰＣ等である端末１ａおよび１ｂを第１のネットワーク１００に接続するためのＣＰＥ（Customer Premise Equipment）２ａおよび２ｂ、ならびに第１のネットワーク１００と第２のネットワーク２００を接続するためのリレールータ５からなる。本実施形態において、リレールータ５は、ＩＳＰによるインターネット接続サービスを提供するためのサービス提供ルータである。また、ＣＰＥ２ａは、サービス提供ルータから提供されるサービスの加入者宅内に設置されるサービス加入者ルータであり、ＣＰＥ２ｂは、サービス提供ルータから提供されるサービスには加入していない、非加入者宅内のルータである。

また、本実施形態において、第１のネットワーク１００は地域ＩＰネットワーク等のＩＰｖ６（Internet Protocol Version 6）対応の第三者ＩＰネットワークであり、第２のネットワーク２００はインターネットなどのＩＰｖ６対応のパブリックネットワークである。本実施形態においては、リレールータ５によって、端末１ａから送信されるデータパケットが第三者ＩＰネットワークである第１のネットワーク１００を介してパブリックネットワークである第２のネットワーク２００へと転送される。この場合、リレールータ５とＣＰＥ２ａとの間では「ＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６」と呼ばれるトンネリング技術が用いられる。

まず、一般的なＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６トンネリングにおいて、端末１ａから第２のネットワーク２００上にあるサーバ６にデータパケットを送信する場合の処理の流れについて、図１を参照して説明する。まず、ＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６トンネリングでは、ＣＰＥ２ａに２つのＩＰｖ６アドレスが割り当てられる。一つは、第１のネットワーク１００内のＤＨＣＰやＲＡＳから付与されるＩＰｖ６アドレスＡＤ１であり、もう一つはサービス提供者であるＩＳＰから割り当てられるＩＰｖ６アドレスＡＤ２である。ここで、ＩＰｖ６アドレスＡＤ１は、第１のネットワーク１００内転送用のアドレスであり、第２のネットワーク２００においては使用できない。また、ＩＰｖ６アドレスＡＤ２は、第２のネットワーク２００内転送用のアドレスであり、第１のネットワーク１００においては使用できない。

端末１ａでは、第２のネットワーク２００上にあるＷｅｂサーバ等のサーバ６にデータパケットを送信するため、ＩＳＰより割り当てられたＩＰｖ６アドレスＡＤ２に基づいてデータパケットが生成され、ＣＰＥ２ａに送られる。そして、ＣＰＥ２ａでは、端末１ａから受信したデータパケットのアウターヘッダとして、第１のネットワーク内転送用のＩＰｖ６アドレスＡＤ１が付加される。すなわち、端末１ａから送信されるデータパケットが、ＩＰｖ６アドレスＡＤ１によりカプセル化される。ここで、第１のネットワーク１００内のＤＨＣＰやＲＡＳからＣＰＥ２ａに割り当てられるのは、ＩＰｖ６アドレスのプレフィックスのみである。そして、ＣＰＥ２ａでは、割り当てられたプレフィックスに含まれるアドレスを自身のアドレスとして使用する。例えば、「２１００：１００：：／４８」といったＩＰｖ６プレフィックスが割り当てられた場合、ＣＰＥ２ａは、例えば「２１００：１００：：１」を自身のＩＰｖ６アドレスＡＤ１として設定し、当該アドレスを用いてデータパケットのカプセル化を行なう。

続いて、ＣＰＥ２ａにてカプセル化されたデータパケットは、第１のネットワーク１００内を転送されリレールータ５へ送られる。ここで、ＣＰＥ２ａとリレールータ５の間では、第１のネットワーク１００内転送用のＩＰｖ６アドレスＡＤ１におけるプレフィックスに基づいてルーティングが行なわれる。その後、リレールータ５において、受信したデータパケットのカプセル化が解除され、リレールータ５から第２のネットワーク２００上のサーバ６へと転送される。

また、第２のネットワーク２００上のサーバ６から、端末１ａへの応答としてデータパケットが送信された場合、当該データパケットを受信したリレールータ５は、ＣＰＥ２ａと同様に、データパケットを第１のネットワーク１００内転送用として用いられるＩＰｖ６アドレスＡＤ１にてカプセル化する。そして、カプセル化されたデータパケットは、第１のネットワーク１００内を転送されＣＰＥ２ａへ送られる。この場合も、上記のようにＣＰＥ２ａとリレールータ５の間は、ＩＰｖ６アドレスのプレフィックスのみに基づいてルーティングが行なわれるため、「２１００：１００：：／４８」に含まれるアドレスを宛先としたデータパケットは全てＣＰＥ２ａに送信される。

ＣＰＥ２ａでは、転送されたデータパケットが自局のアドレス（すなわち「２１００：１００：：１」）のものであるかを判断する。そして、自局宛てのものである場合には、データパケットのカプセル化を解除し、端末１ａへと転送する。一方、受信したデータパケットが自局宛てでない場合には、該データパケットを破棄する。このように、本実施形態では、ＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６トンネリングにより、割り当てられたＩＰｖ６アドレスのプレフィックスに基づいてパケットの送受信を行なうことで、ＣＰＥ２ａとリレールータ５との間のトンネリングを実現する。すなわち、本実施形態のようなＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６トンネリングでは、ＣＰＥ２ａとリレールータ５との間では、ユーザＩＤやパスワードに基づく認証などのネゴシエーションを必要とせず、各サービス加入者（ＣＰＥ）について個別のステータス管理も行なわない。このようにトンネルのステータス管理が行なわれないトンネルをステートレストンネルという。

ここで、ＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６におけるデータパケットのフォーマットは、誰もが容易に知ることができるため、上述のようなステートレストンネルにおいては、悪意のある者によって、リレールータ５から提供されるサービスが不正に利用されることがある。例えば、図１の破線矢印で示されるように、サービス加入者ではない端末１ｂのユーザが、不正にリレールータ５を利用してサーバ６にデータパケットを送ったり、非加入者ルータであるＣＰＥ２ｂがリレールータ５になりすまして、ＣＰＥ２ａから送られるパケットを不正に受信したりすることが考えられる。このような事態を防ぐため、本実施形態では、サービス提供者側のリレールータ５と加入者側のＣＰＥ２ａとの間で共通するアルゴリズムに基づいた認証機能を備え、パケット単位での送信者および受信者の認証を行なう構成を備えている。

本実施形態におけるパケット単位の認証について、図２および図３を参照して説明する。図２は、本実施形態におけるＣＰＥ２ａおよびリレールータ５の概略構成を示すブロック図であり、図３は各段階におけるデータパケットのフォーマットを示す図である。尚、図２に示されるＣＰＥ２ａおよびリレールータ５の各部の処理は、ＣＰＥ２ａおよびリレールータ５が備えるＲＯＭなどのメモリ（不図示）に記憶されたプログラムを呼び出すことにより、同じくＣＰＥ２ａおよびリレールータ５が備えるＣＰＵ（不図示）にて実行される構成であっても良いし、各装置にＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）として各部の処理の全部または一部を実装し、該ＡＳＩＣによってハードウェア的に実現される構成としても良い。

本実施形態の認証システムでは、送受信されるデータパケット毎に、送信者および／または受信者の認証が行なわれる。この場合の送信者／受信者とは、ＣＰＥ２ａおよびリレールータ５のいずれかまたは両方である。まず、送信者の認証について説明する。図２における実線矢印は、端末１ａから第２のネットワーク２００上のサーバ６へデータパケットが送信される場合の流れを示す。この場合は、リレールータ５にて、受信したデータパケットの送信者の正当性が判断される。まず、端末１ａでは、第２のネットワーク２００上のサーバ６を宛先として、図３（ａ）に示されるデータパケット１０ａが生成される。データパケット１０ａは、第２のネットワーク２００内転送用のＩＰｖ６送信元アドレスおよび宛先アドレスを含むインナーＩＰｖ６ヘッダとペイロードからなる。端末１ａにおいて生成されたデータパケット１０ａは、ＣＰＥ２ａへと送信される。

ＣＰＥ２ａでは、パケット受信部２１にてデータパケット１０ａを受信する。そして、受信したデータパケット１０ａは認証用データ埋め込み部２２へ送られる。認証用データ埋め込み部２２では、まず認証用データ生成部２２０にて、認証に使用するためのデータが生成される。本実施形態では、認証用データ生成部２２０において、データパケット１０ａから求められる１６ビットのチェックサム値を認証用データとして生成する。具体的には、データパケット１０ａの全てを１６ビット単位で加算し、総計の下位１６ビットの１の補数をチェックサム値とする。通常、チェックサム値は、データパケットのＩＰヘッダに埋め込まれ、データパケットに含まれるデータの改ざんや破損の有無を確認するために用いられる。これに対し、本実施形態においては、後述するように、データパケットの受信者もしくは送信者が正当であるか否かを判断するために、チェックサム値を認証用データとして用いる。

続いて、データパケット１０ａは、認証用データ生成部２２０で生成された認証用データとともにカプセル化部２２５に送られる。カプセル化部２２５では、データパケット１０ａに、アウターＩＰｖ６ヘッダが付加され、図３（ｂ）に示すデータパケット１０ｂとされる。ここで、上記のように、通常のＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６では、アウターＩＰｖ６ヘッダとして、第１のネットワーク１００内転送用のＩＰｖ６アドレスＡＤ１が付加される。これに対し、本実施形態では、ＩＰｖ６アドレスＡＤ１に、認証用データ生成部２２０にて生成された認証用データを埋め込んだものを、アウターＩＰｖ６ヘッダとして使用する。

図３（ｃ）は、認証用データが埋め込まれたアウターＩＰｖ６ヘッダを示す図である。ＩＰｖ６アドレスＡＤ１は、各々１２８ビットの送信元アドレスおよび宛先アドレスを含む。そして、送信元アドレスおよび宛先アドレスの上位６４ビットは、ネットワークを表す「プレフィックス」（ＩＰｖ４の「ネットワーク部」に相当）であり、下位６４ビットは端末を表す「インターフェースＩＤ」（ＩＰｖ４の「ホスト部」に相当）である。

上記したように、ＣＰＥ２ａにはＩＰｖ６アドレスＡＤ１としては、ＩＰｖ６アドレスのプレフィックスのみが割り当てられ、該プレフィックスに基づいてＣＰＥ２ａとリレールータ５との間のルーティングが行なわれる。すなわち、ＩＰｖ６アドレスＡＤ１のインターフェースＩＤ部はＣＰＥ２ａにおいて自由に使用することができる。そこで、本実施形態では、ＩＰｖ６アドレスＡＤ１の送信元アドレスにおけるインターフェースＩＤ部の下位１６ビットに、認証用データを埋め込んでアウターＩＰｖ６ヘッダとする。ここで、認証用データとして用いるチェックサム値は、全てのビットが０または１になる可能性がある。そのような認証用データをそのまま送信元アドレスの下位１６ビットに埋め込むと、アドレスが不正なものとされる可能性があるため、数ビットずらして埋め込むことも可能である。また、チェックサム値は１６ビットに限定されるものではなく、送信元アドレスのインターフェースＩＤ部に埋め込み可能な、８〜６４ビットの間で適宜設定可能である。尚、認証用データ埋め込み部２２は、認証用データを生成してからカプセル化を行なうだけでなく、例えば、カプセル化を行なってから認証用データを生成し、認証用データの埋め込みを行なう構成としても良いし、認証用データの生成とカプセル化を並行して行なう構成としても良い。

こうして、認証用データ埋め込み部２２にて認証用データが埋め込まれたデータパケット１０ｂは、パケット送信部２３に送られる。パケット送信部２３に送られたデータパケット１０ｂは、その後アウターＩＰｖ６ヘッダのプレフィックスに基づいて第１のネットワーク１００内をルーティングされ、リレールータ５へと送られる。

リレールータ５では、パケット受信部５１にてデータパケット１０ｂを受信する。そして、受信したデータパケット１０ｂは、パケット認証部５４へ送られる。パケット認証部５４では、まず、認証用データ抽出部５４０にて、受信したデータパケット１０ｂのアウターＩＰｖ６ヘッダから、認証用データが抽出される。詳しくは、アウターＩＰｖ６ヘッダの送信元アドレスにおけるインターフェースＩＤ部の下位１６ビットが、認証用データとして抽出される。

続いて、データパケット１０ｂからＩＰｖ６アウターヘッダが取り外され、データパケット１０ｂのカプセル化が解除される。カプセル解除されたデータパケットは、図３（ａ）に示すデータパケット１０ａとなる。そして、カプセル化が解除されたデータパケット１０ａは、抽出された認証用データと共に正当性判断部５４５へ送られる。正当性判断部５４５では、まず、データパケット１０ａからチェックサム値が計算される。ここでは、ＣＰＥ２ａの認証用データ生成部２２０と同様に、データパケット１０ａを１６ビット単位で加算し、総計の下位１６ビットの１の補数をチェックサム値として求める。ここで、パケット認証部５４においても、チェックサム値の計算後に認証用データの抽出が行なわれても良く、さらにチェックサム値の計算と認証用データの抽出とが並行して行なわれても良い。

続いて、正当性判断部５４５は、求めたチェックサム値と、抽出した認証用データが一致するか否かを判断する。そして、求めたチェックサム値と、抽出した認証用データが一致する場合には、当該データパケット１０ａの送信元は正当であると判断され、データパケット１０ａがパケット送信部５３へと送られる。一方、求めたチェックサム値と、抽出した認証用データが一致しない場合は、当該データパケット１０ａの送信元は正当ではないと判断され、データパケット１０ａが破棄される。パケット送信部５３は、受信したデータパケット１０ａを、インナーＩＰｖ６ヘッダに基づいて、第２のネットワーク２００に転送する。そして、データパケット１０ａは、第２のネットワーク２００をルーティングされ、サーバ６へと送られる。

このように、正当な送信者であるサービス加入者ルータ（ＣＰＥ２ａ）から送信されるデータパケットには、サービス提供者側のリレールータ５と共通するアルゴリズムにより求めたチェックサム値が認証用データとして送信元アドレスに埋め込まれるため、リレールータ５にて正当な送信者であると判断される。一方、正当な加入者でないＣＰＥ２ｂからリレールータ５にデータパケットが送信された場合には、該データパケットには認証用データが埋め込まれていないため、リレールータ５において、正当な送信者でないと判断され、破棄される。これにより、リレールータ５のパケット送信部５３からは、正当な送信者から送信されたデータパケット１０ａのみが第２のネットワーク２００へと転送される。

次に受信者の認証について説明する。図２における破線矢印は、第２のネットワーク２００上のサーバ６から端末１ａへの応答としてデータパケットが送信される際の処理の流れを示す。この場合は、正当な受信者のみが当該データパケットを受信可能とすることによって、受信者の正当性が確認される。まず、サーバ６では、上記端末１ａと同様に図３（ａ）に示すフォーマットを有するデータパケット１０ａが生成され、第２のネットワーク２００を介してリレールータ５へ転送される。リレールータ５では、パケット受信部５１にてデータパケット１０ａを受信する。そして、受信したデータパケット１０ａを認証用データ埋め込み部５２へ送る。認証用データ埋め込み部５２では、まず認証用データ生成部５２０にて、認証に使用するためのデータが生成される。具体的には、認証用データ生成部５２０では、上記ＣＰＥ２ａの認証用データ生成部２２０と同様の方法で、データパケット１０ａから１６ビットのチェックサム値が求められ、認証用データとして使用される。

続いて、データパケット１０ａが、認証用データ生成部５２０で生成された認証用データとともにカプセル化部５２５に送られる。カプセル化部５２５では、ＣＰＥ２ａのカプセル化部２２５と同様に、アウターＩＰｖ６ヘッダとして、ＩＰｖ６アドレスＡＤ１に認証用データ生成部５２０にて生成された認証用データを埋め込んだものが、データパケット１０ａに付加される。上述のように、送信者の正当性を確認するために、ＣＰＥ２ａの認証用データ埋め込み部２２ではアウターＩＰｖ６ヘッダの「送信元アドレス」におけるインターフェースＩＤ部の下位１６ビットに認証用データが埋め込まれる。これに対し、受信者の正当性を確認するために、認証用データ埋め込み部５２では、図３（ｄ）に示されるように、アウターＩＰｖ６ヘッダの「宛先アドレス」におけるインターフェースＩＤ部の下位１６ビットに、認証用データが埋め込まれ、データパケット１０ｃとされる。尚、認証用データ埋め込み部５２においても、カプセル化を行なってから認証用データを生成して、認証用データの埋め込みを行なう構成としても良いし、認証用データの生成とカプセル化を並行して行なう構成としても良い。

こうして、認証用データ埋め込み部５２にて認証用データが埋め込まれたデータパケット１０ｃは、パケット送信部５３に送られる。そして、パケット送信部５３から第１のネットワーク１００を介してＣＰＥ２ａへ転送される。ここで、通常、ＩＰｖ６においては、第１のネットワーク１００におけるＣＰＥ２ａの上流側ルータが、アウターＩＰｖ６ヘッダの宛先アドレスから、同一セグメント上に存在するノードのアドレスを特定するために、ネイバーディスカバリを行なう。通常であれば、データパケット１０ｃのアウターＩＰｖ６ヘッダにおける宛先アドレスを保有するノードの問い合わせが行なわれるが、本実施形態においては、該宛先アドレスのインターフェースＩＤ部には、認証用データが埋め込まれている。そのため、該認証用データが埋め込まれた宛先アドレスを持つようなノードは存在せず、ネイバーディスカバリに失敗して、データパケットが正常に転送されなくなる可能性がある。そのため、本実施形態においては、ＣＰＥ２ａにおいてネイバーディスカバリを受信した際には、アウターＩＰｖ６ヘッダの宛先アドレスにおけるインターフェースＩＤのチェックは行なわずに、プレフィックスが一致すれば、該当するネイバーディスカバリに応答するよう構成される。これにより、アウターＩＰｖ６ヘッダの宛先アドレスにおけるインターフェースＩＤ部に認証用データが埋め込まれたことで、ＣＰＥ２ａが有するＩＰｖ６アドレスＡＤ１と異なっていても、ネイバーディスカバリに対して正常に応答することができ、データパケットが正しく転送される。

ＣＰＥ２ａに転送されたデータパケット１０ｃは、パケット受信部２１にて受信される。そして、パケット受信部２１にて受信されたデータパケット１０ｃは、パケット認証部２４へ送られる。パケット認証部２４では、まず、認証用データ抽出部２４０にて、受信したデータパケット１０ｃのアウターＩＰｖ６ヘッダから、認証用データが抽出される。詳しくは、アウターＩＰｖ６ヘッダの宛先アドレスにおけるインターフェースＩＤの下位１６ビットが、認証用データとして抽出される。

続いて、データパケット１０ｃからＩＰｖ６アウターヘッダが取り外され、データパケット１０ｃのカプセル化が解除される。カプセル化が解除されたデータパケットは、図３（ａ）に示すデータパケット１０ａとなる。そして、データパケット１０ａは、抽出された認証用データと共に正当性判断部２４５へ送られる。正当性判断部２４５では、まず、データパケット１０ａからチェックサム値が計算される。ここでは、リレールータ５の認証用データ生成部５２０と同様に、データパケット１０ａを１６ビット単位で加算し、総計の下位１６ビットの１の補数をチェックサム値として求める。ここで、パケット認証部２４においても、チェックサム値の計算後に認証用データの抽出が行なわれても良く、さらにチェックサム値の計算と認証用データの抽出とが並行して行なわれても良い。

そして、正当性判断部２４５において、求めたチェックサム値と、抽出した認証用データが一致するか否かが判断され、求めたチェックサム値と、抽出した認証用データが一致する場合には、当該データパケット１０ａをパケット送信部２３へと送る。一方、求めたチェックサム値と、抽出した認証用データが一致しない場合は、データパケット１０ａをパケット送信部２３へ送ることなく破棄する。そして、パケット送信部２３は、受信したデータパケット１０ａを端末１ａへ送信する。

このように、正当な受信者であるサービス加入者ルータ（ＣＰＥ２ａ）は、サービス提供者側のリレールータ５と共通するアルゴリズムにより、宛先アドレスのインターフェースＩＤ部における認証用データに基づいて、データパケットの受信および転送を行なう。これに対し、非加入者であるＣＰＥ２ｂ（図１）は、パケット認証部２４を備えていない。そのため、リレールータ５からのデータパケットを受信した場合、アウターＩＰｖ６ヘッダに認証用データが埋め込まれていることにより、宛先が自局宛てのものでないと判断し、当該パケットを破棄する。このように、正当な加入者でない受信者は、リレールータ５（サービス提供者）からデータパケットを受信することができないようになっており、これにより受信者の正当性の確認が行なわれる。

また、ＣＰＥ２ａからリレールータ５へデータパケットを送信する際に、ＣＰＥ２ａの認証用データ埋め込み部２２にて、アウターＩＰｖ６ヘッダの宛先アドレスに認証用データを埋め込むよう構成しても良い。このように構成することで、非加入者ルータであるＣＰＥ２ｂが、サービス提供ルータ（リレールータ５）になりすまし、ＣＰＥ２ａからのデータパケットを不正に受信しようとした場合も、アウターＩＰｖ６ヘッダに認証用データが埋め込まれていることにより、ＣＰＥ２ｂにて当該データパケットは自局宛てのものではないと判断され、当該パケットが破棄されるので、不正な受信を防ぐことができる。さらに、リレールータ５からＣＰＥ２ａへデータパケットを送信する際に、リレールータ５の認証用データ埋め込み部５２にて、アウターＩＰｖ６ヘッダの送信元アドレスに認証用データを埋め込むよう構成しても良く、さらにＣＰＥ２ａおよびリレールータ５において、アウターＩＰｖ６ヘッダの送信元アドレスおよび宛先アドレスの両方に認証用データを埋め込むよう構成しても良い。

このように、本実施形態においては、トンネルのステータスを個別に管理する必要のないステートレストンネルにおいて、送受信されるデータパケットにサービス加入者およびサービス提供者のみが認識できる認証用データ埋め込むことにより、サービス提供者側のリレールータ５と、サービス加入側のＣＰＥ２ａとの間のセキュリティを確保することが可能となる。また、データパケットのアウターヘッダにおけるインターフェースＩＤ部に認証用データを埋め込んで認証を行なうことにより、オーバーヘッドを抑え、パケット転送能力に影響を与えることなく、パケット単位のセキュリティチェックを行うことができる。

さらに、従来のようにチェックサム値を用いてデータパケットに含まれるデータの正当性のみが確認される場合には、データ自体が正当なものであれば、不正な受信者または送信者からのデータパケットであっても正当なものとして送受信されてしまう。これに対し、本実施形態においては、送受信されるデータパケットの送信元アドレスまたは宛先アドレス、もしくは両方に認証用データ埋め込むことにより、受信者および送信者の正当性を確認し、不正な受信者および送信者からのデータパケットの送受信を防ぐことができる。

また、一般的にリレールータ５から第２のネットワーク２００へデータパケットを送信する際には、インターネットエクスチェンジと呼ばれる有料のインターネットの相互接続サービスが利用される。このインターネットエクスチェンジサービスでは、トラフィック（通信量）に応じた従量課金制が採用されているものある。このような場合、本実施形態のような認証システムを備えることで、正当な加入者から送信されるデータパケットのみをリレールータ５から第２のネットワーク２００へ送信することができ、不正な利用者のデータパケットの送信により発生するコストを削減することが可能となり、結果としてユーザが負担するパケット通信料を削減することができる。

以上が本発明の実施形態であるが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく様々な範囲で変形が可能である。例えば、上記実施形態は、ＣＰＥ２ａとリレールータ５との間でＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６トンネリングを用いた場合について説明したが、本発明は、様々なトンネリング技術が用いられるリレールータ５とＣＰＥ２ａとの間の認証に適用可能である。例えば、図１において、端末１ａのある加入者宅内とアクセス先のサーバ６などがある第２のネットワーク２００はＩＰｖ６に対応しているが、第１のネットワーク１００はＩＰｖ４（Internet Protocol Version 4）に対応している場合には、ＩＰｖ４ネットワークを経由してＩＰｖ６の通信を行う「ＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ４」と呼ばれるトンネリング技術が用いられる。

このＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ４では、端末１ａにおいて生成されるＩＰｖ６データパケットが、ＣＰＥ２ａにおいてＩＰｖ４パケットのヘッダによってカプセル化される。このようにＩＰｖ６データパケットをＩＰｖ４ヘッダでカプセル化することにより、ＩＰｖ４ネットワークである第１のネットワーク１００ではルーティングできないＩＰｖ６パケットをＩＰｖ４パケットとして取り扱うことが可能となる。また、このＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ４トンネリング技術の一つとして、６ｒｄ（ＩＰｖ６ rapid deployment）と呼ばれる技術が開発されている。

６ｒｄでは、まず、サービス提供者から、リレールータ５に、ＩＰｖ６アドレスのプレフィックスを割り当てておく。そして、ＣＰＥ２ａには、第１のネットワーク１００上のＤＨＣＰから、ＩＰｖ４アドレスが自動的に割り当てられる。この時、リレールータ５のＩＰｖ６プレフィックスについても、一緒にＣＰＥ２ａに通知される。そして、ＣＰＥ２ａでは、通知されたＩＰｖ６プレフィックスとＩＰｖ４アドレスを組み合わせることで、ＩＰｖ６アドレスを構成し、端末１ａのＩＰｖ６アドレスは、ＣＰＥ２ａにて生成されたＩＰｖ６アドレスに基づいて割り当てられる。そして、端末１ａから第２のネットワーク２００へデータパケットが送信される際には、端末１ａで生成されるＩＰｖ６データパケットに、ＣＰＥ２ａにてアウターＩＰｖ４ヘッダが付加され、リレールータ５へと転送される。また、ＣＰＥ２ａとリレールータ５の間は、リレールータ５に割り当てられたＩＰｖ６プレフィックスに基づくアウターＩＰｖ４ヘッダによってルーティングが行なわれる。このように、６ｒｄにおけるトンネルも、ＣＰＥ２ａとリレールータ５との間においてユーザＩＤやパスワードの認証は行なわず、また各トンネルでの個別のステータス管理も行なわれない、ステートレストンネルである。

このような６ｒｄを含むＩＰｖ６ ｏｖｅｒ ＩＰｖ４トンネリングに本発明の認証システムを適用する場合には、ＣＰＥ２ａまたはリレールータ５の認証用データ埋め込み部２２または５２において、アウターＩＰｖ４ヘッダの送信元アドレスおよび/または宛先アドレスのホスト部（ＩＰｖ６の「インターフェースＩＤ部」に相当）に認証用データを埋め込めば良い。ただし、ＩＰｖ４ヘッダの送信元アドレスおよび宛先アドレスのホスト部は３２ビットしかないため、認証用データのビット数は３２ビット以下で適宜設定される。そして、ＣＰＥ２ａまたはリレールータ５のパケット認証部２４または５４において、アウターＩＰｖ４ヘッダのホスト部に埋め込まれた認証用データに基づいて、送信者/受信者の正当性が判断される。

さらに、ＩＰｖ４ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６や、ＩＰｖ４ ｏｖｅｒ ＩＰｖ４など、その他のステートレストンネにおいても、本発明を適用することが可能である。これらの場合も、それぞれ、アウターＩＰｖ６ヘッダ（ＩＰｖ４ ｏｖｅｒ ＩＰｖ６の場合）またはアウターＩＰｖ４ヘッダ（ＩＰｖ４ ｏｖｅｒ ＩＰｖ４の場合）の送信元アドレスおよび/または宛先アドレスのインターフェースＩＤ部またはホスト部に認証用データが埋め込まれ、当該認証用データに基づいて、送信者／受信者の正当性が確認される。

また、上記実施形態においては、認証用データとして、データパケットのチェックサム値を用いる構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、データパケットを元に抽出できる様々な値を認証用データとして用いることが可能である。例えば、ＣＰＥ２ａとリレールータ５にて共通するハッシュ関数を用いて、データパケットよりハッシュ値を求め、該ハッシュ値を認証用データとして用いても良い。さらに、データパケットに基づいて算出されたシグネチャや、その他の暗号化技術によって求められた暗号化データを認証用データとして用いることも可能である。

さらに、第１のネットワーク１００に認証サーバを備え、該認証サーバからＣＰＥ２ａおよびリレールータ５に対して、認証用データとして用いるためのハッシュキーなどの認証キーを提供するよう構成することや、サービス提供者からサービス加入者にルータを提供する際に、予め当該ルータに所定の認証キーを記憶させておくことも可能である。この場合は、認証用データ埋め込み部２２および５２の認証用データ生成部２２０および５２０にて、認証サーバから提供される、または予め記憶される認証キーを読み出すだけで良く、認証用データを生成する必要はない。また、パケット認証部２４および５４における正当性判断部２４５および５４５においても、認証用データの算出は不要であり、認証キーを読み出して、抽出した認証データと比較すれば良い。

また、上記実施形態においては、全てのパケットに対して、認証用データの埋め込みおよび判定を行なう構成としたが、これに限定されるものではなく、一度認証を行なった結果や、正当性が確認されたデータパケットの送信元情報を保持しておき、その後は認証処理を行なわずにデータパケットを転送することも可能である。また、上記実施形態においては、トンネリング技術においてカプセル化されるデータパケットのアウターヘッダへ認証用データを埋め込む構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、トンネリング技術が採用されない（カプセル化されない）データパケットの宛先アドレス／送信元アドレス、またはカプセル化されるデータパケットのインナーヘッダにおける宛先アドレス／送信元アドレスに認証用データを埋め込む構成としても、上記実施形態と同様に、パケット単位の送信者／受信者の正当性を確認することができる。また、リレールータ５またはＣＰＥ２ａにおいて、正当性判断部で正当な送信元からのデータパケットではないと判断され、破棄されたデータパケットのログを保存しておくことも有効である。このようにログを保存しておくことにより、該ログに基づいて不正な利用者を特定することが可能となる。

さらに、上記実施形態においては、サービス加入者ルータのＣＰＥ２ａにて、送信パケットへの認証用データの埋め込み、および受信パケットの認証を行なう構成としたが、端末１ａにて認証用データの埋め込み、および受信パケットの認証を行なう構成としてもよく、またＣＰＥ２ａは、中継機能を備える携帯端末であっても良い。

１ａ、１ｂ 端末
２ａ、２ｂ ＣＰＥ
５ リレールータ
６ サーバ
２１、５１ パケット受信部
２２、５２ 認証用データ埋め込み部
２２０、５２０ 認証用データ生成部
２２５、５２５ カプセル化部
２３、５３ パケット送信部
２４、５４ パケット認証部
２４０、５４０ 認証用データ抽出部
２４５、５４５ 正当性判断部
１００ 第１のネットワーク
２００ 第２のネットワーク

Claims (21)

1. 第１の装置と、該第１の装置と第１のネットワークを介して接続される第２の装置とからなる認証システムであって、
   前記第１の装置は、
   データパケットに認証用データを埋め込む認証用データ埋め込み部と、
   前記認証用データが埋め込まれたデータパケットを前記第２の装置へ送信するパケット送信部と、を備え、
   前記第２の装置は、
   前記第１の装置から前記データパケットを受信するパケット受信部と、
   前記受信したデータパケットから、認証用データを抽出する認証用データ抽出部と、
   前記抽出した認証用データに基づいて、前記データパケットの送信者または受信者の正当性を判断する正当性判断部と、を備えることを特徴とする認証システム。
2. 前記正当性判断部は、前記データパケットに基づいて認証用データを算出し、前記認証用データ抽出部において抽出した認証用データと、前記算出した認証用データとを比較して、該データパケットの送信者または受信者の正当性を判断することを特徴とする、請求項１に記載の認証システム。
3. 前記正当性判断部は、前記抽出した認証用データと、前記算出した認証用データとが一致しない場合には、該データパケットの送信者または受信者は正当でないと判断して、該データパケットを破棄することを特徴とする、請求項２に記載の認証システム。
4. 前記データパケットは、アウターヘッダによってカプセル化されたものであり、前記認証用データ埋め込み部は、前記認証用データを該アウターヘッダに埋め込むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の認証システム。
5. 前記アウターヘッダは、ＩＰｖ６アドレスであり、
   前記認証用データ埋め込み部は、前記ＩＰｖ６アドレスのインターフェースＩＤ部に、前記認証用データを埋め込むことを特徴とする、請求項４に記載の認証システム。
6. 前記アウターヘッダは、ＩＰｖ４アドレスであり、
   前記認証用データ埋め込み部は、前記ＩＰｖ４アドレスのホスト部に、前記認証用データを埋め込むことを特徴とする、請求項４に記載の認証システム。
7. 前記認証用データ埋め込み部は、前記データパケットの送信元アドレスに前記認証用データを埋め込み、
   前記正当性判断部は、前記データパケットの送信元アドレスに埋め込まれた認証用データに基づいて、前記データパケットの送信者の正当性を判断することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の認証システム。
8. 前記認証用データ埋め込み部は、前記データパケットの宛先アドレスに前記認証用データを埋め込み、
   前記正当性判断は、前記データパケットの宛先アドレスに埋め込まれた認証用データに基づいて、前記データパケットの受信者の正当性を判断することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の認証システム。
9. 前記第２の装置は、前記第１のネットワークと第２のネットワークを接続するものであり、前記データパケットを、前記第２のネットワークへ転送するパケット転送部をさらに備え、
   前記正当性判断部は、前記抽出した認証用データと、前記算出した認証用データとが一致する場合には、前記データパケットの送信者または受信者は正当であると判断して、該データパケットを前記パケット転送部へ送信することを特徴とする、請求項２から８のいずれか一項に記載の認証システム。
10. 前記第１のネットワークはＩＰｖ６対応の地域ＩＰネットワークであり、前記第２のネットワークはＩＰｖ６対応のパブリックネットワークであること、または、前記第１のネットワークはＩＰｖ４ネットワークであり、前記第２のネットワークはＩＰｖ６ネットワークであることを特徴とする、請求項９に記載の認証システム。
11. 前記認証用データは、前記データパケットから求められる、チェックサム値またはハッシュ値であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の認証システム。
12. 前記認証用データは、認証サーバから提供されることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の認証システム。
13. 前記認証用データは、予め前記第１の装置および第２の装置に記憶されていることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の認証システム。
14. 前記第１の装置はサービス加入者ルータであり、前記第２の装置はサービス提供ルータであること、または、前記第１の装置はサービス提供ルータであり、前記第２の装置はサービス加入者ルータであることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の認証システム。
15. 前記第１の装置または第２の装置は、携帯端末装置であることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の認証システム。
16. ネットワークを介して第２の装置と接続される第１の装置であって、
    データパケットに、認証用データを埋め込む認証用データ埋め込み部と、
    前記認証用データが埋め込まれたデータパケットを前記第２の装置へ送信するパケット送信部と、を備えることを特徴とする装置。
17. ネットワークを介して第１の装置と接続される第２の装置であって、
    前記第１の装置からデータパケットを受信するパケット受信部と、
    前記受信したデータパケットから、認証用データを抽出する認証用データ抽出部と、
    前記抽出した認証用データに基づいて、該データパケットの送信者または受信者の正当性を判断する正当性判断部と、を備えることを特徴とする装置。
18. 第１の装置と、該第１の装置と第１のネットワークを介して接続される第２の装置とからなるネットワークシステムにおける認証方法であって、
    前記第１の装置における、
    データパケットに認証用データを埋め込む認証用データ埋め込みステップと、
    前記認証用データが埋め込まれたデータパケットを前記第２の装置へ送信するパケット送信ステップと、
    前記第２の装置における、
    前記第１の装置から前記データパケットを受信するパケット受信ステップと、
    前記受信したデータパケットから、認証用データを抽出する認証用データ抽出ステップと、
    前記抽出した認証用データに基づいて、該データパケットの送信者または受信者の正当性を判断する正当性判断ステップと、を含むことを特徴とする認証方法。
19. ネットワークを介して第２の装置と接続される第１の装置における認証方法であって、
    データパケットに、認証用データを埋め込む認証用データ埋め込みステップと、
    前記認証用データが埋め込まれたデータパケットを前記第２の装置へ送信するパケット送信ステップと、を含むことを特徴とする認証方法。
20. ネットワークを介して第１の装置と接続される第２の装置における認証方法であって、
    前記第１の装置からデータパケットを受信するパケット受信ステップと、
    前記受信したデータパケットから、認証用データを抽出する認証用データ抽出ステップと、
    前記抽出した認証用データに基づいて、該データパケットの送信者または受信者の正当性を判断する正当性判断ステップと、を含むことを特徴とする認証方法。
21. 請求項１９または２０に記載される認証方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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