JP3749679B2 - 無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法及び防止装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法及び防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線マルチホップネットワークは、例えば図１５のように構成される。すなわち、複数の無線端末ＷＴと基地局ＢＳとを備える。また、各無線端末ＷＴは送信機能，受信機能及び中継機能を備える。基地局ＢＳは、無線端末ＷＴとの間で無線回線を介して通信を行い、無線端末ＷＴと有線ネットワークとの間で信号の中継を行う。
【０００３】
図１５に示す例では、無線端末ＷＴ(1)−ＷＴ(2)の間、無線端末ＷＴ(1)−ＷＴ(3)の間、無線端末ＷＴ(2)−ＷＴ(3)の間、無線端末ＷＴ(4)−ＷＴ(5)の間、無線端末ＷＴ(1)−基地局ＢＳの間、無線端末ＷＴ(4)−基地局ＢＳの間にそれぞれ無線回線が形成されている。
例えば、無線端末ＷＴ(2)が無線端末ＷＴ(4)宛で情報を送信する場合、無線端末ＷＴ(2)の送出した情報は無線回線を介してまず無線端末ＷＴ(1)に届く。無線端末ＷＴ(1)は情報の中継を行い、受信した情報を無線回線を介して隣の基地局ＢＳに送る。同様に、基地局ＢＳは情報の中継を行い受信した情報を無線回線を介して無線端末ＷＴ(4)に送る。すなわち、中継により複数の無線回線を経由して情報が宛先まで伝達される。
【０００４】
このような通信システムにおいては、予め許可を受けた無線端末以外の不正な無線端末がシステムを利用するのを防止する必要がある。その理由は次の通りである。
無線マルチホップネットワークに含まれる各無線端末は、自局宛でないパケットを受信した場合にはそれを他の無線端末へ転送する。従って、不正な無線端末がシステムを利用するとシステムの無線回線が不正に利用され、無線回線のトラヒックが増大する。また、中継を行う各無線端末の処理負荷も増大する。
【０００５】
特に、不正な無線端末が無線マルチホップネットワークに対してブロードキャストで不正なパケットを送信すると、図１６に示すように不正なパケットがネットワークの全体に転送されることになるため影響が極めて大きい。
また、無線マルチホップネットワーク上に許可を受けない不正な無線端末が存在しない場合であっても、通信経路上で中継を行う任意の無線端末が中継の際に転送されるパケットの改ざんを行う可能性がある。
【０００６】
システムの安全性を高めるために、例えば携帯電話や無線ＬＡＮのような無線アクセスシステムにおいては、従来より互いに対向する基地局と各無線端末との間で共通の秘密情報（鍵）を保持し、この秘密情報を用いて作成した検査データを利用して伝送されるパケットの検証を行っている。
このような検査データ用いて検証を行うことは、無線マルチホップネットワークのシステムでは行われていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
仮に、上記のような検査データの作成及び検証を無線マルチホップネットワークで採用する場合には、無線回線毎に独立した秘密鍵が必要になるので、図１７に示すように各無線端末には隣接する無線端末の数だけ互いに異なる秘密鍵を保持し管理する必要がある。
【０００８】
また、図１８に示すように無線回線を経由する度に検査データの作成及び受信した検査データの検証を行う必要があり、中継を行う無線端末は受信した検査データの検証及び検査データの作成を行うことになり、処理上の負荷が大きい。また、無線回線を経由する回数が増えるに従って、伝送遅延時間が大幅に増大する。
また、図１９に示すように、ある無線端末の近くに他の無線端末が移動してきたり新規の無線端末を無線マルチホップネットワークに加える場合には、新規の無線端末と隣接する無線端末はそれぞれ新たな秘密情報を新規の無線端末との間で共有するための手続きを行う必要がある。
【０００９】
無線マルチホップネットワークにおいては、このようなトポロジー変更の頻度が高くなる可能性があり、秘密情報を共有するために必要な処理の負担及び時間が増大する。
また、検査データの作成及び検証に必要とされる秘密情報が無線端末に保持されていない場合にはパケットの検査を実行することができない。従って、認証を完了していない無線端末をネットワークに加える際には、パケット検査を省略せざるを得ない。そのため、認証のための手続きを利用して、許可を受けていない不正な無線端末が不正なパケットを無線マルチホップネットワークに流入させることが可能である。
【００１０】
また、従来と同様なパケット検査を実施する場合には、中継を行う無線端末が中継の際に新たな検査パケットを作成するので、中継する無線端末が中継の際にパケットの内容を改ざんした場合であっても、改ざんの有無を受信側で識別できない。
本発明は、無線マルチホップネットワークにおいて、不正な無線端末が送信するパケットがネットワーク上の無線回線や認証済の正規な無線端末に及ぼす悪影響を低減することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法であって、情報の送信を行う第１の無線端末では、無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成するとともに、自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成し、作成した前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加したパケットを送信し、パケットを受信した第２の無線端末では、受信パケット中の前記第１のパケット検査データを自局の保持する前記第１の秘密情報を用いて検証し、検証結果が誤りの場合にはその受信パケットを破棄し、検証結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別し、宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信し、自局が宛先である場合には受信パケット中の第２のパケット検査データを自局の保持する前記第２の秘密情報を用いて検査し、検査結果が誤りの場合はその受信パケットを破棄し、検査結果が正しい場合には受信パケットを受け取ることを特徴とする。
【００１２】
請求項１においては、認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて作成された第１のパケット検査データを送信するので、正規な認証された無線端末は、中継の際に自局が保持する第１の秘密情報を用いてパケットを検証することができる。また、中継の際には新たな検査データを作成することなく、受信したパケットをそのまま送信すればよいので中継の処理に要する負担は比較的小さい。
【００１３】
宛先の無線端末では、送信元の無線端末との間で共有している第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを検証することができる。仮に送信元と宛先との間で中継を行う無線端末が、中継の際にデータの改ざんを行った場合には、第２のパケット検査データを検証する際に、宛先の無線端末は受信したパケットに改ざんの可能性があることを検出することができる。
【００１４】
また、認証を受けていない不正な無線端末は第１の秘密情報を所持していないので、その無線端末は無線マルチホップネットワークに対して不正なパケットを流入させることができない。
請求項２は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法であって、情報の送信を行う第１の無線端末では、予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いてパケット検査データを作成し、作成したパケット検査データを付加したパケットを送信し、パケットを受信した第２の無線端末では、受信パケット中の前記パケット検査データを送信元の無線端末の公開鍵を用いて検証し、検証結果が誤りの場合には前記受信パケットを破棄し、検証結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別し、宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信し、自局が宛先である場合には受信パケットを受け取ることを特徴とする。
【００１５】
請求項２においては、公開鍵暗号方式を利用してパケットの検証を行うので、ネットワーク上で認証が済んでいない無線端末が送信したパケットについても、中継する端末及び宛先の端末で公開鍵を用いてパケット検査データの検証を行うことができる。
パケット検査データの検証に用いる送信元の公開鍵については、証明書として送信パケットに添付できるので、それぞれの無線端末に送信元の公開鍵を保持しておく必要はない。
【００１６】
また、送信元が作成したパケット検査データがそのまま宛先の無線端末まで届くので、仮に転送の途中で中継を行う無線端末がパケットの改ざんを行った場合、宛先の無線端末はパケット検査データの検証により受信したパケットに改ざんの可能性があることを検出できる。
請求項３は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法であって、情報の送信を行う第１の無線端末では、状況に応じて送信するパケット種別を少なくとも２種類の中から選択し、第１のパケット種別を選択した場合には、無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成するとともに、自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成し、作成した前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加したパケットを送信し、第２のパケット種別を選択した場合には、予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いて第３のパケット検査データを作成し、作成した第３のパケット検査データを付加したパケットを送信し、パケットを受信した第２の無線端末では、受信パケットのパケット種別を識別し、受信パケットのパケット種別に応じて複数種類のパケット検査手続きのいずれかを選択し、選択したパケット検査手続きに従って受信パケットの検証を行い、検証結果が誤りの場合には受信パケットを破棄することを特徴とする。
【００１７】
請求項３においては、送信元の無線端末は、状況に応じて請求項１と同様に第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを作成するか、又は請求項２と同様にパケット検査データを作成するかを選択し、受信側の無線端末においても受信パケットのパケット種別に応じて複数種類のパケット検査手続きのいずれかを選択して受信パケットの検証を行うので、請求項１の方法と請求項２の方法とを使い分けることができる。
【００１８】
すなわち、送信元の無線端末が無線マルチホップネットワークにおいて認証済でない場合には、第１の秘密情報を保持していないので第１のパケット検査データを作成できない。しかし、公開鍵暗号方式における自局の秘密鍵を保持している場合には、送信元の無線端末は第３のパケット検査データを作成し、それを含めた認証用のパケットを送信することができる。
【００１９】
新たに加わる無線端末の認証が完了した後は、その無線端末も第１の秘密情報を保持できるので、第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを作成することができる。
請求項４は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置であって、情報の送信を行う第１の無線端末には、無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成する第１の検査データ作成手段と、自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成する第２の検査データ作成手段と、前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加したパケットを送信するパケット送信手段とを設け、パケットを受信する第２の無線端末には、受信パケット中の前記第１のパケット検査データを自局の保持する前記第１の秘密情報を用いて検査し、検査結果が誤りの場合にはその受信パケットを破棄する第１のパケット検査手段と、前記第１のパケット検査手段の検査結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別する宛先識別手段と、自局が宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信するパケット中継手段と、自局が宛先である場合には受信パケット中の第２のパケット検査データを自局の保持する前記第２の秘密情報を用いて検査し検査結果が誤りの場合はその受信パケットを破棄する第２のパケット検査手段とを設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項４の装置を用いることにより、請求項１に記載の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法を実施できる。
請求項５は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置であって、情報の送信を行う第１の無線端末には、予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いてパケット検査データを作成する検査データ作成手段と、作成したパケット検査データを付加したパケットを送信するパケット送信手段とを設け、パケットを受信する第２の無線端末には、受信パケット中の前記パケット検査データを送信元の無線端末の公開鍵を用いて検査し検査結果が誤りの場合には前記受信パケットを破棄するパケット検査手段と、前記パケット検査手段の検査結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別する宛先識別手段と、自局が宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信するパケット中継手段とを設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項５の装置を用いることにより、請求項２に記載の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法を実施できる。
請求項６は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置であって、情報の送信を行う第１の無線端末には、状況に応じて送信するパケット種別を少なくとも２種類の中から選択するパケット種別選択手段と、前記パケット種別選択手段が第１のパケット種別を選択した場合に無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成する第１の検査データ作成手段と、前記パケット種別選択手段が第１のパケット種別を選択した場合に自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成する第２の検査データ作成手段と、前記パケット種別選択手段が第２のパケット種別を選択した場合に予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いて第３のパケット検査データを作成する第３の検査データ作成手段と、前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加した第１のパケット種別のパケット又は前記第３のパケット検査データを付加した第２のパケット種別のパケットを送信するパケット送信手段と、を設け、パケットを受信する第２の無線端末には、受信パケットのパケット種別を識別し、受信パケットのパケット種別に応じて複数種類のパケット検査手続きのいずれかを選択する検査手続き選択手段と、前記検査手続き選択手段の選択したパケット検査手続きに従って受信パケットの検証を行い、検証結果が誤りの場合には受信パケットを破棄するパケット検査手段とを設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項６の装置を用いることにより、請求項３に記載の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法を実施できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法及び防止装置の１つの実施の形態について、図１，図２，図８，図９及び図１５を参照して説明する。この形態は、請求項１及び請求項４に対応する。
【００２４】
図１はこの形態の送信処理を示すフローチャートである。図２はこの形態の受信処理を示すフローチャートである。図８はこの形態の各端末が保持する鍵情報の例を示すブロック図である。図９はこの形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。図１５は無線マルチホップネットワークの構成例を示すブロック図である。
【００２５】
この形態では、請求項４の第１の検査データ作成手段，第２の検査データ作成手段，パケット送信手段，第１のパケット検査手段，宛先識別手段，パケット中継手段及び第２のパケット検査手段は、それぞれステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２５及びＳ２７に対応する。また、請求項４の第１の秘密情報及び第２の秘密情報は、それぞれネットワーク鍵ＮＫ及び秘密鍵Ｋｓｄに対応する。
【００２６】
この形態では、図１５に示すような構成の無線マルチホップネットワークに本発明を適用する場合を想定している。この無線マルチホップネットワークは、複数の無線端末ＷＴと基地局ＢＳとを備えている。また、各無線端末ＷＴは送信機能，受信機能及び中継機能を備える。基地局ＢＳは、無線端末ＷＴとの間で無線回線を介して通信を行い、無線端末ＷＴと有線ネットワークとの間で信号の中継を行う。
【００２７】
図１５に示す例では、無線端末ＷＴ(1)−ＷＴ(2)の間、無線端末ＷＴ(1)−ＷＴ(3)の間、無線端末ＷＴ(2)−ＷＴ(3)の間、無線端末ＷＴ(4)−ＷＴ(5)の間、無線端末ＷＴ(1)−基地局ＢＳの間、無線端末ＷＴ(4)−基地局ＢＳの間にそれぞれ無線回線が形成されている。
この無線マルチホップネットワークにおける基本的な動作は次の通りである。例えば、無線端末ＷＴ(2)が無線端末ＷＴ(4)宛で情報を送信する場合、無線端末ＷＴ(2)の送出した情報は無線回線を介してまず無線端末ＷＴ(1)に届く。無線端末ＷＴ(1)は情報の中継を行い、受信した情報を無線回線を介して隣の基地局ＢＳに送る。同様に、基地局ＢＳは情報の中継を行い受信した情報を無線回線を介して無線端末ＷＴ(4)に送る。すなわち、中継により複数の無線回線を経由して情報が宛先まで伝達される。
【００２８】
しかし、各無線端末ＷＴが単純に送信，中継及び受信を行う場合には、前述のように様々な問題が発生する。
そこで、この形態では各無線端末ＷＴに図１に示すような送信処理の機能と図２に示すような受信処理の機能とを備えている。また、無線マルチホップネットワーク上の各無線端末ＷＴは、図８に示すような鍵情報を保持する。なお、基地局ＢＳも各無線端末ＷＴと同様の機能を備えている。
【００２９】
図８に示すように、この無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末ＷＴ(1)〜ＷＴ(5)及び基地局ＢＳは、共通のネットワーク鍵ＮＫをそれぞれ保持している。また、パケットの送信元となる無線端末ＷＴ及び宛先となる無線端末ＷＴは、それらの間で共通の秘密鍵Ｋｓｄをそれぞれ保持している。
図８の例では無線端末ＷＴ(2)と無線端末ＷＴ(4)との間でパケットを転送する場合を想定しているので、無線端末ＷＴ(2)，ＷＴ(4)はネットワーク鍵ＮＫの他に秘密鍵Ｋｓｄ(2,4)を保持している。
【００３０】
この無線マルチホップネットワークを利用する予定のある全ての無線端末ＷＴにネットワーク鍵ＮＫを予め配布しておくことにより、認証時であってもその無線端末ＷＴが送信したパケットをネットワーク鍵ＮＫを用いて検証することができる。また、秘密鍵Ｋｓｄについては送信元の無線端末ＷＴと宛先の無線端末ＷＴとの間のみで共有すればよいので、各々の無線端末ＷＴは隣接する全ての他の無線端末ＷＴとの間で特別な鍵を共有するための処理を行う必要がない。
【００３１】
パケットの送信元となる無線端末ＷＴにおいては、パケットを送信する際に図１に示す送信処理を実行する。この送信処理について以下に説明する。
ステップＳ１０では、送信対象のパケットデータＤＴを入力する。
ステップＳ１１では、ステップＳ１０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持しているネットワーク鍵ＮＫとを用いて検査データＰＣＤ１を生成する。具体的には、ネットワーク鍵ＮＫと鍵付きハッシュ関数ＨＫとを用いてパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検査データＰＣＤ１として利用する。
【００３２】
ステップＳ１２では、ステップＳ１０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持している秘密鍵Ｋｓｄとを用いて検査データＰＣＤ２を生成する。具体的には、秘密鍵Ｋｓｄと鍵付きハッシュ関数ＨＫとを用いてパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検査データＰＣＤ２として利用する。
【００３３】
ステップＳ１３では、パケットデータＤＴ，検査データＰＣＤ１，ＰＣＤ２を含むパケットＰＴを生成する。パケットＰＴは、実際には図１に示すようにヘッダ，ペイロード，検査データＰＣＤ２及びＰＣＤ１で構成されている。パケットの本体であるペイロードにパケットデータＤＴが格納される。ヘッダには送信元や宛先を示す情報が含まれている。
【００３４】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３で生成したパケットＰＴを送信する。このパケットＰＴは、自局の周囲に存在する他の無線端末ＷＴ（自局との間で無線回線が形成されている端末）に向けて送信される。
このパケットを受信する各無線端末ＷＴは、図２に示す受信処理を実行する。この受信処理について説明する。
【００３５】
ステップＳ２０では、他の無線端末ＷＴから送信されたパケットＰＴを受信する。
ステップＳ２１では、自局の保持するネットワーク鍵ＮＫ及び鍵付きハッシュ関数ＨＫを用いて、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検証データＣＣ１として利用する。
【００３６】
ステップＳ２２では、受信したパケットＰＴに含まれる検査データＰＣＤ１をステップＳ２１の検証データＣＣ１と比較する。
ステップＳ２２で比較結果が一致しない場合には、ステップＳ２３でパケットＰＴを廃棄する。これにより、ネットワーク鍵ＮＫを持たない不正な無線端末から送出されたパケットがネットワークに流入するのを防止することができる。
【００３７】
ステップＳ２２で比較結果が一致した場合には、ステップＳ２４でパケットＰＴのヘッダに含まれる宛先の情報を自局の識別情報と比較する。
受信したパケットＰＴが自局宛でない場合には、ステップＳ２２からＳ２５に進み、受信したパケットＰＴをそのまま他の無線端末ＷＴに向けて送信する。この場合、自局は検査データＰＣＤ１の検証に成功したパケットＰＴについて単なる中継を行うことになる。従って、中継の際に新たな検査データを作成する必要はない。
【００３８】
受信したパケットＰＴが自局宛である場合には、ステップＳ２２からＳ２６に進み、検証データＣＣ２を生成する。すなわち、自局の保持する秘密鍵Ｋｓｄ及び鍵付きハッシュ関数ＨＫを用いて、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検証データＣＣ２として利用する。
【００３９】
ステップＳ２７では、受信したパケットＰＴに含まれる検査データＰＣＤ２をステップＳ２６の検証データＣＣ２と比較する。
ステップＳ２７で比較結果が一致しない場合には、ステップＳ２８でパケットＰＴを廃棄する。
通常は検査データＰＣＤ２と検証データＣＣ２とが一致するはずであるが、送信元の無線端末ＷＴと宛先の無線端末ＷＴとの間で中継を行う無線端末ＷＴが中継の際にデータの改ざんを行うと一致しなくなる。つまり、改ざんされた可能性のあるパケットＰＴをステップＳ２８で廃棄する。
【００４０】
ステップＳ２９では、受信したパケットＰＴを受け取り、そのペイロードに含まれるパケットデータＤＴに対して所定の処理を実行する。実際には、上位レイヤの処理に受信したパケットを渡す。
図８に示す無線マルチホップネットワークにおいて無線端末ＷＴ(2)から無線端末ＷＴ(4)にパケットＰＴを転送する場合の動作は図９に示す通りである。
【００４１】
すなわち、送信元の無線端末ＷＴ(2)は、ネットワーク鍵ＮＫを用いて検査データＰＣＤ１を生成し、秘密鍵Ｋｓｄ(2,4)を用いて検査データＰＣＤ２を生成し、それらを含むパケットを隣接する無線端末ＷＴ(1)に対して無線回線を介して送信する。
パケットを受信した無線端末ＷＴ(1)は、ネットワーク鍵ＮＫを用いて受信パケット中の検査データＰＣＤ１を検証し、問題がなければパケットを隣接する基地局ＢＳに送信する。
【００４２】
基地局ＢＳにおいても、ネットワーク鍵ＮＫを用いて受信パケット中の検査データＰＣＤ１を検証し、問題がなければパケットを隣接する無線端末ＷＴ(4)に送信する。
無線端末ＷＴ(4)は宛先であるので、ネットワーク鍵ＮＫを用いて受信パケット中の検査データＰＣＤ１を検証し、更に秘密鍵Ｋｓｄ(2,4)を用いて検査データＰＣＤ２を検証する。
【００４３】
従って、無線端末ＷＴ(4)は転送経路の途中で改ざんされていない正規のパケットのみを受け取ることができる。
（第２の実施の形態）
本発明の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法及び防止装置の１つの実施の形態について、図３，図４，図１０及び図１１を参照して説明する。この形態は、請求項２及び請求項５に対応する。
【００４４】
図３はこの形態の送信処理を示すフローチャートである。図４はこの形態の受信処理を示すフローチャートである。図１０はこの形態の各端末が保持する鍵情報の例を示すブロック図である。図１１はこの形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
この形態では、請求項５の検査データ作成手段，パケット送信手段，パケット検査手段，宛先識別手段及びパケット中継手段は、それぞれステップＳ４１，Ｓ４３，Ｓ５５，Ｓ５７及びＳ５８に対応する。
【００４５】
この形態は、第１の実施の形態の変形例であり、図１５に示すような構成の無線マルチホップネットワークに本発明を適用する場合を想定している。第１の実施の形態と同一の部分については以下の説明を省略する。
この形態では、各無線端末ＷＴに図３に示すような送信処理の機能と図４に示すような受信処理の機能とを備えている。また、無線マルチホップネットワーク上の各無線端末ＷＴは、図１０に示すような鍵情報を保持する。なお、基地局ＢＳも各無線端末ＷＴと同様の機能を備えている。
【００４６】
この形態では、公開鍵暗号方式の鍵情報を利用している。すなわち、各無線端末ＷＴは、予め配布された自局の秘密鍵ＳＫ及び公開鍵ＰＫをそれぞれ保持している。また、公開鍵ＰＫを含む証明書も保持している。
【００４７】
公開鍵暗号方式の鍵情報を利用する場合、特定の秘密鍵ＳＫで暗号化された情報は秘密鍵ＳＫに対応する公開鍵ＰＫを用いて復号化することができる。送信元の無線端末ＷＴで暗号化された検査データＰＣＤを復号化するためには、送信元の無線端末ＷＴの公開鍵ＰＫが必要になる。この公開鍵ＰＫは、証明書として送信元の無線端末ＷＴが送信するパケットに添付して転送することができる。
【００４８】
この形態では、公開鍵ＰＫを用いるので、通信する無線端末ＷＴ同士の間で同じ鍵情報を共有する必要がなく、各無線端末ＷＴが隣接する他の無線端末ＷＴとの間で鍵情報を共有するための処理を行う必要もない。また、認証が完了していない新たな無線端末ＷＴが送信したパケットについてもその検証を行うことができる。
【００４９】
パケットの送信元となる無線端末ＷＴにおいては、パケットを送信する際に図３に示す送信処理を実行する。この送信処理について以下に説明する。
ステップＳ４０では、送信対象のパケットデータＤＴを入力する。
ステップＳ４１では、ステップＳ４０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持しているそれ自身の秘密鍵ＳＫｓとを用いて検査データＰＣＤを生成する。具体的には、ハッシュ関数Ｈを用いてパケットデータＤＴをハッシュし、その結果得られるハッシュ値を、自局の秘密鍵ＳＫｓ及び公知の公開鍵暗号アルゴリズムを用いて暗号化する。その結果得られる暗号化データを、検査データＰＣＤとして利用する。なお、「Ｅ」は暗号化を表す。
【００５０】
ステップＳ４２では、パケットデータＤＴと、ステップＳ４１で生成された検査データＰＣＤと、自局の証明書ＣＴｓを含むパケットＰＴを生成する。この証明書ＣＴｓには、自局の公開鍵ＰＫの情報が含まれている。
ステップＳ４３では、ステップＳ４２で生成したパケットＰＴを隣接する他の無線端末ＷＴに向けて無線回線を介して送信する。
【００５１】
送信するパケットＰＴは、図３に示すようにヘッダ，ペイロード及び検査データＰＣＤを備えている。ペイロードには、パケットデータＤＴ及び証明書ＣＴｓの情報が格納される。
一方、パケットＰＴを受信する無線端末ＷＴは図４に示す受信処理を実行する。この受信処理について、以下に説明する。
【００５２】
ステップＳ５０では、他の無線端末ＷＴから送信されたパケットＰＴを無線回線を介して受信する。
ステップＳ５１では、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュ関数Ｈを用いてハッシュし、その結果得られるハッシュ値を検証データＣＣ１として利用する。
【００５３】
ステップＳ５２では、受信したパケットＰＴに添付されている証明書ＣＴｓについて正当性を確認する。
証明書ＣＴｓが正しくないパケットＰＴを受信した場合には、ステップＳ５２からＳ５６に進み、そのパケットＰＴを廃棄する。
証明書ＣＴｓの正当性が確認できた場合には、ステップＳ５２からＳ５３に進み、証明書ＣＴｓから送信元の公開鍵ＰＫｓを取り出す。
【００５４】
ステップＳ５４では、ステップＳ５３で証明書ＣＴｓから取り出した送信元の公開鍵ＰＫｓを用いて検査データＰＣＤを復号化する。ステップＳ５４の「Ｄ」は復号化を表す。復号化の結果を検査データＣＤとする。
ステップＳ５５では、ステップＳ５４で得られた検査データＣＤをステップＳ５１の検証データＣＣ１と比較する。もしも検査データＣＤと検証データＣＣ１とが一致しない場合には、ステップＳ５６でパケットＰＴを廃棄する。一致した場合にはステップＳ５７に進む。
【００５５】
この処理によって、不正な無線端末ＷＴから送信されたパケットのネットワーク内への流入を防止することができる。
また、送信元の無線端末ＷＴの秘密鍵ＳＫｓを保持する無線端末ＷＴは送信元以外には存在しないので、送信元以外の無線端末ＷＴが検査データＰＣＤを生成することはできない。このため、例えば転送経路上で中継を行ういずれかの無線端末ＷＴがパケットの改ざんを行った場合、ステップＳ５７で不一致が検出されるため改ざんの有無を識別することができる。
【００５６】
ステップＳ５８では、隣接する他の無線端末ＷＴに対してパケットＰＴを無線回線を介して送出する。
ステップＳ５９では、受信したパケットＰＴを受け取り、そのペイロードに含まれるパケットデータＤＴに対して所定の処理を実行する。実際には、上位レイヤの処理に受信したパケットを渡す。
【００５７】
図８に示す無線マルチホップネットワークにおいて無線端末ＷＴ(2)から無線端末ＷＴ(4)にパケットＰＴを転送する場合の動作は図１１に示す通りである。
すなわち、送信元の無線端末ＷＴ(2)は、秘密鍵ＳＫ(2)（＝ＳＫｓ）を用いて検査データＰＣＤを生成し、それを含むパケットを隣接する無線端末ＷＴ(1)に対して無線回線を介して送信する。
【００５８】
パケットを受信した無線端末ＷＴ(1)は、受信したパケットに添付された証明書ＣＴｓから公開鍵ＰＫ(2)（＝ＰＫｓ）を取り出し、それを用いて受信パケット中の検査データＰＣＤを検証し、問題がなければパケットを隣接する基地局ＢＳに送信する。
基地局ＢＳにおいても、公開鍵ＰＫ(2)を用いて受信パケット中の検査データＰＣＤを検証し、問題がなければパケットを隣接する無線端末ＷＴ(4)に送信する。
【００５９】
無線端末ＷＴ(4)は宛先であるので、公開鍵ＰＫ(2)を用いて受信パケット中の検査データＰＣＤを検証した後、受信したパケットＰＴを処理する。
但し、不正な無線端末ＷＴがパケットを送信した場合や、中継の際に改ざんが行われた場合には、途中の無線端末ＷＴもしくは宛先の無線端末ＷＴ(4)においてＰＴが廃棄される。
【００６０】
また、公開鍵暗号を用いているので、中継を行う無線端末ＷＴにおいてはパケットを送出する際に検査データを新たに生成する必要がない。
（第３の実施の形態）
本発明の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法及び防止装置の１つの実施の形態について、図５〜図７及び図１２〜図１４を参照して説明する。この形態は、請求項３及び請求項６に対応する。
【００６１】
図５はこの形態の送信処理を示すフローチャートである。図６はこの形態の受信処理を示すフローチャートである。図７はパケットの構成を示す模式図である。図１２はこの形態の各端末が保持する鍵情報の例（１）を示すブロック図である。図１３はこの形態の各端末が保持する鍵情報の例（２）を示すブロック図である。図１４はこの形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【００６２】
この形態では、請求項６のパケット種別選択手段，第１の検査データ作成手段，第２の検査データ作成手段，第３の検査データ作成手段，パケット送信手段及び検査手続き選択手段はそれぞれステップＳ７１，Ｓ７４，Ｓ７５，Ｓ７２，Ｓ７７及びＳ８１に対応する。また、請求項６のパケット検査手段はステップＳ８２〜Ｓ９０に対応する。
【００６３】
この形態は、第１の実施の形態の処理及び第２の実施の形態の処理を選択的に実行するように構成してある。この形態においても、図１５に示すような構成の無線マルチホップネットワークに本発明を適用する場合を想定している。前記各実施の形態と同一の部分については以下の説明を省略する。
この形態では、各無線端末ＷＴに図５に示すような送信処理の機能と図６に示すような受信処理の機能とを備えている。また、無線マルチホップネットワーク上の各無線端末ＷＴは、図１２に示すような鍵情報を保持する。なお、基地局ＢＳも各無線端末ＷＴと同様の機能を備えている。
【００６４】
図１２に示すように、この無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末ＷＴ(1)〜ＷＴ(5)及び基地局ＢＳは、共通のネットワーク鍵ＮＫをそれぞれ保持している。また、パケットの送信元となる無線端末ＷＴ及び宛先となる無線端末ＷＴは、それらの間で共通の秘密鍵Ｋｓｄをそれぞれ保持している。
更に、各々の無線端末ＷＴは公開鍵暗号方式の鍵情報である予め配布された自局の秘密鍵ＳＫ及び公開鍵ＰＫをそれぞれ保持している。また、公開鍵ＰＫを含む証明書も保持している。
【００６５】
図１２の例では無線端末ＷＴ(2)と無線端末ＷＴ(4)との間でパケットを転送する場合を想定しているので、無線端末ＷＴ(2)，ＷＴ(4)はそれらの間で共有される秘密鍵Ｋｓｄ(2,4)を保持している。
ネットワーク鍵ＮＫについては、認証前の無線端末ＷＴは保持していない。図１３の例では、この無線マルチホップネットワークに加わろうとする新しい無線端末ＷＴ(6)はネットワーク鍵ＮＫを保持していない。
【００６６】
この例では、基地局ＢＳ又は専用の認証サーバに認証機能を設けて各無線端末ＷＴの認証を行うことを想定している。従って、ネットワーク鍵ＮＫを保持していない認証前の無線端末ＷＴは、図１４に示すように特別な認証用パケットを基地局ＢＳに対して送信する。図１４の例では無線端末ＷＴ(2)が認証用パケットを送信する場合を示している。認証用パケットを送信した無線端末ＷＴは、基地局ＢＳ又は認証サーバで認証を受け、同時にネットワーク鍵ＮＫを取得する。
【００６７】
また、認証用パケットを送信する際には、公開鍵暗号方式を用いてパケットの検査を行う。これにより、不正な無線端末から送信されたパケットのネットワークへの流入を阻止することができる。
公開鍵ＰＫ又はネットワーク鍵ＮＫを用いてパケットの検査を行うことにより、各無線端末ＷＴは隣接する他の全ての無線端末ＷＴとの間で独立した鍵情報を共有する必要がなく、処理が簡素化される。
【００６８】
パケットの送信元となる無線端末ＷＴにおいては、パケットを送信する際に図５に示す送信処理を実行する。この送信処理について以下に説明する。
ステップＳ７０では、送信対象のパケットデータＤＴを入力する。
ステップＳ７１では、これから送信しようとするパケットの種別を識別する。この形態では、図７に示す構成のパケットＰＴ(1)又はＰＴ(2)をネットワーク上で伝送する。図７に示すように、このパケットＰＴにはパケット種別「Ｔｙｐｅ」の情報が含まれている。パケット種別「Ｔｙｐｅ」には、認証用パケットか否かを示す情報が含まれている。
【００６９】
ステップＳ７１では、パケット種別「Ｔｙｐｅ」から認証用パケットか否かを識別する。認証用パケットを送信するときには、自局がネットワーク鍵ＮＫを保持していないと判断できる。
この結果に基づき、パケット検査で用いる２種類のアルゴリズムのいずれか一方を選択する。すなわち、ステップＳ７１で認証用パケットであると識別した場合にはステップＳ７２に進み第２の実施の形態と同様の処理でパケットＰＴを作成する。また、認証用でないパケットであると識別した場合にはステップＳ７４に進み、第１の実施の形態と同様の処理でパケットＰＴを作成する。
【００７０】
ステップＳ７２では、ステップＳ７０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持しているそれ自身の秘密鍵ＳＫｓとを用いて検査データＰＣＤ３を生成する。具体的には、ハッシュ関数Ｈを用いてパケットデータＤＴをハッシュし、その結果得られるハッシュ値を、自局の秘密鍵ＳＫｓ及び公開鍵暗号アルゴリズムを用いて暗号化する。その結果得られる暗号化データを、検査データＰＣＤ３として利用する。なお、「Ｅ」は暗号化を表す。
【００７１】
ステップＳ７３では、パケットデータＤＴと、ステップＳ７２で生成された検査データＰＣＤ３と、自局の証明書ＣＴｓを含むパケットＰＴを生成する。この証明書ＣＴｓには、自局の公開鍵ＰＫの情報が含まれている。
【００７２】
ステップＳ７７では、ステップＳ７３で生成したパケットＰＴを隣接する他の無線端末ＷＴに向けて無線回線を介して送信する。
ステップＳ７３で生成されたパケットＰＴ(1)は、図７に示すようにヘッダ，パケット種別「Ｔｙｐｅ」，ペイロード及び検査データＰＣＤ３を備えている。ペイロードには、パケットデータＤＴ及び証明書ＣＴｓの情報が格納される。
【００７３】
一方、パケットを送信する無線端末ＷＴが認証済みでありネットワーク鍵ＮＫを保持している場合にはネットワーク鍵ＮＫを利用して次のように検査データを作成する。
ステップＳ７４では、ステップＳ７０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持しているネットワーク鍵ＮＫとを用いて検査データＰＣＤ１を生成する。具体的には、ネットワーク鍵ＮＫと鍵付きハッシュ関数ＨＫとを用いてパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検査データＰＣＤ１として利用する。
【００７４】
ステップＳ７５では、ステップＳ７０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持している秘密鍵Ｋｓｄとを用いて検査データＰＣＤ２を生成する。具体的には、秘密鍵Ｋｓｄと鍵付きハッシュ関数ＨＫとを用いてパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検査データＰＣＤ２として利用する。
【００７５】
ステップＳ７６では、パケットデータＤＴ，検査データＰＣＤ１，ＰＣＤ２を含むパケットＰＴ(2)を生成する。パケットＰＴは、実際には図１に示すようにヘッダ，パケット種別「Ｔｙｐｅ」，ペイロード，検査データＰＣＤ２及びＰＣＤ１で構成されている。パケットの本体であるペイロードにパケットデータＤＴが格納される。ヘッダには送信元や宛先を示す情報が含まれている。
【００７６】
ステップＳ７６で生成されたパケットＰＴ(2)は、ステップＳ７７で送信される。このパケットＰＴは、自局の周囲に存在する他の無線端末ＷＴ（自局との間で無線回線が形成されている端末）に向けて送信される。
パケットＰＴを受信した無線端末ＷＴは、図６に示す受信処理を実行する。この受信処理について以下に説明する。
【００７７】
ステップＳ８０では、他の無線端末ＷＴから送信されたパケットＰＴを無線回線を介して受信する。
ステップＳ８１では、受信したパケットＰＴに含まれるパケット種別「Ｔｙｐｅ」を参照し、そのパケットが認証用パケットか否かを識別する。認証用パケットＰＴ(1)を受信した場合にはステップＳ８１からＳ８２に進み、第２の実施の形態と同様の処理を実行する。また、認証用以外のパケットＰＴ(2)を受信した場合にはステップＳ９１に進み、第１の実施の形態と同様の処理を行う。
【００７８】
ステップＳ８２では、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュ関数Ｈを用いてハッシュし、その結果得られるハッシュ値を検証データＣＣ３として利用する。
ステップＳ８３では、受信したパケットＰＴに添付されている証明書ＣＴｓについて正当性を確認する。
【００７９】
証明書ＣＴｓが正しくないパケットＰＴ(1)を受信した場合には、ステップＳ８３からＳ８９に進み、そのパケットＰＴを廃棄する。
証明書ＣＴｓの正当性が確認できた場合には、ステップＳ８３からＳ８４に進み、証明書ＣＴｓから送信元の公開鍵ＰＫｓを取り出す。
ステップＳ８５では、ステップＳ８４で証明書ＣＴｓから取り出した送信元の公開鍵ＰＫｓを用いて検査データＰＣＤ３を復号化する。ステップＳ８５の「Ｄ」は復号化を表す。復号化の結果を検査データＣＤとする。
【００８０】
ステップＳ８６では、ステップＳ８５で得られた検査データＣＤをステップＳ８２の検証データＣＣ３と比較する。もしも検査データＣＤと検証データＣＣ３とが一致しない場合には、ステップＳ８９でパケットＰＴを廃棄する。一致した場合にはステップＳ８７に進む。
この処理によって、不正な無線端末ＷＴから送信されたパケットのネットワーク内への流入を防止することができる。
【００８１】
また、送信元の無線端末ＷＴの秘密鍵ＳＫｓを保持する無線端末ＷＴは送信元以外には存在しないので、送信元以外の無線端末ＷＴが検査データＰＣＤ３を生成することはできない。このため、例えば転送経路上で中継を行ういずれかの無線端末ＷＴがパケットの改ざんを行った場合、ステップＳ８６で不一致が検出されるため改ざんの有無を識別することができる。
【００８２】
ステップＳ９０では、隣接する他の無線端末ＷＴに対してパケットＰＴを無線回線を介して送出する。
ステップＳ８８では、受信したパケットＰＴを受け取り、そのペイロードに含まれるパケットデータＤＴに対して所定の処理を実行する。実際には、上位レイヤの処理に受信したパケットを渡す。
【００８３】
一方、認証用以外のパケットＰＴ(2)を受信した場合にはネットワーク鍵ＮＫを用いて次のようにパケットの検証を行う。
ステップＳ９１では、自局の保持するネットワーク鍵ＮＫ及び鍵付きハッシュ関数ＨＫを用いて、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検証データＣＣ１として利用する。
【００８４】
ステップＳ９２では、受信したパケットＰＴに含まれる検査データＰＣＤ１をステップＳ９１の検証データＣＣ１と比較する。
ステップＳ９２で比較結果が一致しない場合には、ステップＳ８９でパケットＰＴを廃棄する。これにより、ネットワーク鍵ＮＫを持たない不正な無線端末から送出されたパケットがネットワークに流入するのを防止することができる。
【００８５】
ステップＳ９２で比較結果が一致した場合には、ステップＳ９３でパケットＰＴのヘッダに含まれる宛先の情報を自局の識別情報と比較する。
受信したパケットＰＴが自局宛でない場合には、ステップＳ９３からＳ９０に進み、受信したパケットＰＴをそのまま他の無線端末ＷＴに向けて送信する。この場合、自局は検査データＰＣＤ１の検証に成功したパケットＰＴについて単なる中継を行うことになる。従って、中継の際に新たな検査データを作成する必要はない。
【００８６】
受信したパケットＰＴが自局宛である場合には、ステップＳ９３からＳ９４に進み、検証データＣＣ２を生成する。すなわち、自局の保持する秘密鍵Ｋｓｄ及び鍵付きハッシュ関数ＨＫを用いて、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検証データＣＣ２として利用する。
【００８７】
ステップＳ９５では、受信したパケットＰＴに含まれる検査データＰＣＤ２をステップＳ９４の検証データＣＣ２と比較する。
ステップＳ９５で比較結果が一致しない場合には、ステップＳ８９でパケットＰＴを廃棄する。
通常は検査データＰＣＤ２と検証データＣＣ２とが一致するはずであるが、送信元の無線端末ＷＴと宛先の無線端末ＷＴとの間で中継を行う無線端末ＷＴが中継の際にデータの改ざんを行うと一致しなくなる。つまり、改ざんされた可能性のあるパケットＰＴをステップＳ８９で廃棄する。
【００８８】
例えば、無線端末ＷＴ(2)が認証用パケットを基地局ＢＳに送信する場合には、図１４に示すような動作が行われる。
すなわち、無線端末ＷＴ(2)ネットワーク鍵ＮＫを保持していないので、秘密鍵ＳＫ(2)（＝ＳＫｓ）を用いて暗号化した検査データＰＣＤ３を作成し、それを含むパケットＰＴ(1)を公開鍵ＰＫ(2)を含む証明書ＣＴｓとともに送信する。
【００８９】
中継を行う無線端末ＷＴ(1)は、受信したパケットの検査データＰＣＤ３を証明書ＣＴｓから取り出した公開鍵ＰＫ(2)を用いて検証する。問題がなければそのパケットを変更を加えることなく基地局ＢＳに送信する。
基地局ＢＳでは、受信したパケットの検査データＰＣＤ３を証明書ＣＴｓから取り出した公開鍵ＰＫ(2)を用いて検証する。問題がなければそのパケットの送信元の無線端末ＷＴ(2)について認証を実施する。その結果、ネットワーク鍵ＮＫが無線端末ＷＴ(2)に配信される。
【００９０】
このように、認証時の認証用パケットについては予め配布された公開鍵ＰＫを用いてパケット検査を行い、認証後には認証時に配布されたネットワーク鍵ＮＫを用いることができる。ネットワーク鍵ＮＫを用いることにより、公開鍵ＰＫを用いる場合と比べて高速でパケットの検査を実行することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上のように、本発明では無線マルチホップネットワークにおいて次のような効果が得られる。
【００９２】
（１）不正な無線端末から送信されたパケットの流入を阻止できる。
（２）認証済の正規の無線端末によるパケットの改ざんを検出できる。
（３）通信経路中の無線端末によるパケット検証処理の負担を低減できる。
（４）様々な種類のパケットに対してパケット検査を実行することができる。
（５）ネットワークのトポロジーに変化があってもパケット検査に必要な情報の更新が不要になる。
【００９３】
次の表１に、パケット検査に関する本発明と従来方式との比較結果を示す。
【表１】
ここでは従来方式として端末間のパス毎に異なる鍵を用意し、その鍵で端末間用の検査データ（ＩＣＤ）を生成する場合を想定している。本発明及び従来方式のいずれも不正なデータパケット流入を防止可能である。また、本発明では端末の認証時にＩＣＤの検証に証明書を利用することにより、端末認証を装ったＤｏＳ（Denial of Service）攻撃による不正パケットを防止できる。しかし、従来方式では端末認証時にＩＣＤの検査に必要な情報がないので防止できない。
【００９４】
また、不正パケットによるパケットの改ざんについては、本発明及び従来方式のいずれも中継端末で検出可能である。しかし、従来方式では正規端末による不正行為の検出は不可能である。本発明では、送信元と宛先との間でのパケット検査もできるので、正規端末による不正行為は宛先端末で検出できる。
また、パケット認証処理に必要な処理数については、本発明では従来方式の半分に減らすことができる。一方、管理する鍵の数は本発明の方が多くなるが、鍵の検索自体は中継端末で行う必要がなく、送信元及び宛先の端末のみで行われるので、全体の処理量は本発明の方が遙かに少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の送信処理を示すフローチャートである。
【図２】第１の実施の形態の受信処理を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施の形態の送信処理を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態の受信処理を示すフローチャートである。
【図５】第３の実施の形態の送信処理を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施の形態の受信処理を示すフローチャートである。
【図７】パケットの構成を示す模式図である。
【図８】第１の実施の形態の各端末が保持する鍵情報の例を示すブロック図である。
【図９】第１の実施の形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【図１０】第２の実施の形態の各端末が保持する鍵情報の例を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施の形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【図１２】第３の実施の形態の各端末が保持する鍵情報の例（１）を示すブロック図である。
【図１３】第３の実施の形態の各端末が保持する鍵情報の例（２）を示すブロック図である。
【図１４】第３の実施の形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【図１５】無線マルチホップネットワークの構成例を示すブロック図である。
【図１６】無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【図１７】無線マルチホップネットワークの構成例を示すブロック図である。
【図１８】無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【図１９】無線マルチホップネットワークの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
ＷＴ 無線端末
ＢＳ 基地局
ＮＫ ネットワーク鍵
Ｋｓｄ 秘密鍵
ＰＫ 公開鍵
ＳＫ 秘密鍵
ＰＴ パケット
ＤＴ パケットデータ
ＰＣＤ，ＰＣＤ１，ＰＣＤ２，ＰＣＤ３ 検査データ
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法及び防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無線マルチホップネットワークは、例えば図１５のように構成される。すなわち、複数の無線端末ＷＴと基地局ＢＳとを備える。また、各無線端末ＷＴは送信機能，受信機能及び中継機能を備える。基地局ＢＳは、無線端末ＷＴとの間で無線回線を介して通信を行い、無線端末ＷＴと有線ネットワークとの間で信号の中継を行う。
【０００３】
図１５に示す例では、無線端末ＷＴ(1)−ＷＴ(2)の間、無線端末ＷＴ(1)−ＷＴ(3)の間、無線端末ＷＴ(2)−ＷＴ(3)の間、無線端末ＷＴ(4)−ＷＴ(5)の間、無線端末ＷＴ(1)−基地局ＢＳの間、無線端末ＷＴ(4)−基地局ＢＳの間にそれぞれ無線回線が形成されている。
例えば、無線端末ＷＴ(2)が無線端末ＷＴ(4)宛で情報を送信する場合、無線端末ＷＴ(2)の送出した情報は無線回線を介してまず無線端末ＷＴ(1)に届く。無線端末ＷＴ(1)は情報の中継を行い、受信した情報を無線回線を介して隣の基地局ＢＳに送る。同様に、基地局ＢＳは情報の中継を行い受信した情報を無線回線を介して無線端末ＷＴ(4)に送る。すなわち、中継により複数の無線回線を経由して情報が宛先まで伝達される。
【０００４】
このような通信システムにおいては、予め許可を受けた無線端末以外の不正な無線端末がシステムを利用するのを防止する必要がある。その理由は次の通りである。
無線マルチホップネットワークに含まれる各無線端末は、自局宛でないパケットを受信した場合にはそれを他の無線端末へ転送する。従って、不正な無線端末がシステムを利用するとシステムの無線回線が不正に利用され、無線回線のトラヒックが増大する。また、中継を行う各無線端末の処理負荷も増大する。
【０００５】
特に、不正な無線端末が無線マルチホップネットワークに対してブロードキャストで不正なパケットを送信すると、図１６に示すように不正なパケットがネットワークの全体に転送されることになるため影響が極めて大きい。
また、無線マルチホップネットワーク上に許可を受けない不正な無線端末が存在しない場合であっても、通信経路上で中継を行う任意の無線端末が中継の際に転送されるパケットの改ざんを行う可能性がある。
【０００６】
システムの安全性を高めるために、例えば携帯電話や無線ＬＡＮのような無線アクセスシステムにおいては、従来より互いに対向する基地局と各無線端末との間で共通の秘密情報（鍵）を保持し、この秘密情報を用いて作成した検査データを利用して伝送されるパケットの検証を行っている。
このような検査データ用いて検証を行うことは、無線マルチホップネットワークのシステムでは行われていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
仮に、上記のような検査データの作成及び検証を無線マルチホップネットワークで採用する場合には、無線回線毎に独立した秘密鍵が必要になるので、図１７に示すように各無線端末には隣接する無線端末の数だけ互いに異なる秘密鍵を保持し管理する必要がある。
【０００８】
また、図１８に示すように無線回線を経由する度に検査データの作成及び受信した検査データの検証を行う必要があり、中継を行う無線端末は受信した検査データの検証及び検査データの作成を行うことになり、処理上の負荷が大きい。また、無線回線を経由する回数が増えるに従って、伝送遅延時間が大幅に増大する。
また、図１９に示すように、ある無線端末の近くに他の無線端末が移動してきたり新規の無線端末を無線マルチホップネットワークに加える場合には、新規の無線端末と隣接する無線端末はそれぞれ新たな秘密情報を新規の無線端末との間で共有するための手続きを行う必要がある。
【０００９】
無線マルチホップネットワークにおいては、このようなトポロジー変更の頻度が高くなる可能性があり、秘密情報を共有するために必要な処理の負担及び時間が増大する。
また、検査データの作成及び検証に必要とされる秘密情報が無線端末に保持されていない場合にはパケットの検査を実行することができない。従って、認証を完了していない無線端末をネットワークに加える際には、パケット検査を省略せざるを得ない。そのため、認証のための手続きを利用して、許可を受けていない不正な無線端末が不正なパケットを無線マルチホップネットワークに流入させることが可能である。
【００１０】
また、従来と同様なパケット検査を実施する場合には、中継を行う無線端末が中継の際に新たな検査パケットを作成するので、中継する無線端末が中継の際にパケットの内容を改ざんした場合であっても、改ざんの有無を受信側で識別できない。
本発明は、無線マルチホップネットワークにおいて、不正な無線端末が送信するパケットがネットワーク上の無線回線や認証済の正規な無線端末に及ぼす悪影響を低減することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法であって、情報の送信を行う第１の無線端末では、無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成するとともに、自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成し、作成した前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加したパケットを送信し、パケットを受信した第２の無線端末では、受信パケット中の前記第１のパケット検査データを自局の保持する前記第１の秘密情報を用いて検証し、検証結果が誤りの場合にはその受信パケットを破棄し、検証結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別し、宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信し、自局が宛先である場合には受信パケット中の第２のパケット検査データを自局の保持する前記第２の秘密情報を用いて検査し、検査結果が誤りの場合はその受信パケットを破棄し、検査結果が正しい場合には受信パケットを受け取ることを特徴とする。
【００１２】
請求項１においては、認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて作成された第１のパケット検査データを送信するので、正規な認証された無線端末は、中継の際に自局が保持する第１の秘密情報を用いてパケットを検証することができる。また、中継の際には新たな検査データを作成することなく、受信したパケットをそのまま送信すればよいので中継の処理に要する負担は比較的小さい。
【００１３】
宛先の無線端末では、送信元の無線端末との間で共有している第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを検証することができる。仮に送信元と宛先との間で中継を行う無線端末が、中継の際にデータの改ざんを行った場合には、第２のパケット検査データを検証する際に、宛先の無線端末は受信したパケットに改ざんの可能性があることを検出することができる。
【００１４】
また、認証を受けていない不正な無線端末は第１の秘密情報を所持していないので、その無線端末は無線マルチホップネットワークに対して不正なパケットを流入させることができない。
請求項２は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法であって、情報の送信を行う第１の無線端末では、予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いてパケット検査データを作成し、作成したパケット検査データを付加したパケットを送信し、パケットを受信した第２の無線端末では、受信パケット中の前記パケット検査データを送信元の無線端末の公開鍵を用いて検証し、検証結果が誤りの場合には前記受信パケットを破棄し、検証結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別し、宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信し、自局が宛先である場合には受信パケットを受け取ることを特徴とする。
【００１５】
請求項２においては、公開鍵暗号方式を利用してパケットの検証を行うので、ネットワーク上で認証が済んでいない無線端末が送信したパケットについても、中継する端末及び宛先の端末で公開鍵を用いてパケット検査データの検証を行うことができる。
パケット検査データの検証に用いる送信元の公開鍵については、証明書として送信パケットに添付できるので、それぞれの無線端末に送信元の公開鍵を保持しておく必要はない。
【００１６】
また、送信元が作成したパケット検査データがそのまま宛先の無線端末まで届くので、仮に転送の途中で中継を行う無線端末がパケットの改ざんを行った場合、宛先の無線端末はパケット検査データの検証により受信したパケットに改ざんの可能性があることを検出できる。
請求項３は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法であって、情報の送信を行う第１の無線端末では、状況に応じて送信するパケット種別を少なくとも２種類の中から選択し、第１のパケット種別を選択した場合には、無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成するとともに、自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成し、作成した前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加したパケットを送信し、第２のパケット種別を選択した場合には、予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いて第３のパケット検査データを作成し、作成した第３のパケット検査データを付加したパケットを送信し、パケットを受信した第２の無線端末では、受信パケットのパケット種別を識別し、受信パケットのパケット種別に応じて複数種類のパケット検査手続きのいずれかを選択し、選択したパケット検査手続きに従って受信パケットの検証を行い、検証結果が誤りの場合には受信パケットを破棄することを特徴とする。
【００１７】
請求項３においては、送信元の無線端末は、状況に応じて請求項１と同様に第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを作成するか、又は請求項２と同様にパケット検査データを作成するかを選択し、受信側の無線端末においても受信パケットのパケット種別に応じて複数種類のパケット検査手続きのいずれかを選択して受信パケットの検証を行うので、請求項１の方法と請求項２の方法とを使い分けることができる。
【００１８】
すなわち、送信元の無線端末が無線マルチホップネットワークにおいて認証済でない場合には、第１の秘密情報を保持していないので第１のパケット検査データを作成できない。しかし、公開鍵暗号方式における自局の秘密鍵を保持している場合には、送信元の無線端末は第３のパケット検査データを作成し、それを含めた認証用のパケットを送信することができる。
【００１９】
新たに加わる無線端末の認証が完了した後は、その無線端末も第１の秘密情報を保持できるので、第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを作成することができる。
請求項４は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置であって、情報の送信を行う第１の無線端末には、無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成する第１の検査データ作成手段と、自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成する第２の検査データ作成手段と、前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加したパケットを送信するパケット送信手段とを設け、パケットを受信する第２の無線端末には、受信パケット中の前記第１のパケット検査データを自局の保持する前記第１の秘密情報を用いて検査し、検査結果が誤りの場合にはその受信パケットを破棄する第１のパケット検査手段と、前記第１のパケット検査手段の検査結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別する宛先識別手段と、自局が宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信するパケット中継手段と、自局が宛先である場合には受信パケット中の第２のパケット検査データを自局の保持する前記第２の秘密情報を用いて検査し検査結果が誤りの場合はその受信パケットを破棄する第２のパケット検査手段とを設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項４の装置を用いることにより、請求項１に記載の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法を実施できる。
請求項５は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置であって、情報の送信を行う第１の無線端末には、予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いてパケット検査データを作成する検査データ作成手段と、作成したパケット検査データを付加したパケットを送信するパケット送信手段とを設け、パケットを受信する第２の無線端末には、受信パケット中の前記パケット検査データを送信元の無線端末の公開鍵を用いて検査し検査結果が誤りの場合には前記受信パケットを破棄するパケット検査手段と、前記パケット検査手段の検査結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別する宛先識別手段と、自局が宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信するパケット中継手段とを設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項５の装置を用いることにより、請求項２に記載の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法を実施できる。
請求項６は、情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置であって、情報の送信を行う第１の無線端末には、状況に応じて送信するパケット種別を少なくとも２種類の中から選択するパケット種別選択手段と、前記パケット種別選択手段が第１のパケット種別を選択した場合に無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成する第１の検査データ作成手段と、前記パケット種別選択手段が第１のパケット種別を選択した場合に自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成する第２の検査データ作成手段と、前記パケット種別選択手段が第２のパケット種別を選択した場合に予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いて第３のパケット検査データを作成する第３の検査データ作成手段と、前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加した第１のパケット種別のパケット又は前記第３のパケット検査データを付加した第２のパケット種別のパケットを送信するパケット送信手段と、を設け、パケットを受信する第２の無線端末には、受信パケットのパケット種別を識別し、受信パケットのパケット種別に応じて複数種類のパケット検査手続きのいずれかを選択する検査手続き選択手段と、前記検査手続き選択手段の選択したパケット検査手続きに従って受信パケットの検証を行い、検証結果が誤りの場合には受信パケットを破棄するパケット検査手段とを設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項６の装置を用いることにより、請求項３に記載の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法を実施できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
本発明の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法及び防止装置の１つの実施の形態について、図１，図２，図８，図９及び図１５を参照して説明する。この形態は、請求項１及び請求項４に対応する。
【００２４】
図１はこの形態の送信処理を示すフローチャートである。図２はこの形態の受信処理を示すフローチャートである。図８はこの形態の各端末が保持する鍵情報の例を示すブロック図である。図９はこの形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。図１５は無線マルチホップネットワークの構成例を示すブロック図である。
【００２５】
この形態では、請求項４の第１の検査データ作成手段，第２の検査データ作成手段，パケット送信手段，第１のパケット検査手段，宛先識別手段，パケット中継手段及び第２のパケット検査手段は、それぞれステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ２２，Ｓ２４，Ｓ２５及びＳ２７に対応する。また、請求項４の第１の秘密情報及び第２の秘密情報は、それぞれネットワーク鍵ＮＫ及び秘密鍵Ｋｓｄに対応する。
【００２６】
この形態では、図１５に示すような構成の無線マルチホップネットワークに本発明を適用する場合を想定している。この無線マルチホップネットワークは、複数の無線端末ＷＴと基地局ＢＳとを備えている。また、各無線端末ＷＴは送信機能，受信機能及び中継機能を備える。基地局ＢＳは、無線端末ＷＴとの間で無線回線を介して通信を行い、無線端末ＷＴと有線ネットワークとの間で信号の中継を行う。
【００２７】
図１５に示す例では、無線端末ＷＴ(1)−ＷＴ(2)の間、無線端末ＷＴ(1)−ＷＴ(3)の間、無線端末ＷＴ(2)−ＷＴ(3)の間、無線端末ＷＴ(4)−ＷＴ(5)の間、無線端末ＷＴ(1)−基地局ＢＳの間、無線端末ＷＴ(4)−基地局ＢＳの間にそれぞれ無線回線が形成されている。
この無線マルチホップネットワークにおける基本的な動作は次の通りである。例えば、無線端末ＷＴ(2)が無線端末ＷＴ(4)宛で情報を送信する場合、無線端末ＷＴ(2)の送出した情報は無線回線を介してまず無線端末ＷＴ(1)に届く。無線端末ＷＴ(1)は情報の中継を行い、受信した情報を無線回線を介して隣の基地局ＢＳに送る。同様に、基地局ＢＳは情報の中継を行い受信した情報を無線回線を介して無線端末ＷＴ(4)に送る。すなわち、中継により複数の無線回線を経由して情報が宛先まで伝達される。
【００２８】
しかし、各無線端末ＷＴが単純に送信，中継及び受信を行う場合には、前述のように様々な問題が発生する。
そこで、この形態では各無線端末ＷＴに図１に示すような送信処理の機能と図２に示すような受信処理の機能とを備えている。また、無線マルチホップネットワーク上の各無線端末ＷＴは、図８に示すような鍵情報を保持する。なお、基地局ＢＳも各無線端末ＷＴと同様の機能を備えている。
【００２９】
図８に示すように、この無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末ＷＴ(1)〜ＷＴ(5)及び基地局ＢＳは、共通のネットワーク鍵ＮＫをそれぞれ保持している。また、パケットの送信元となる無線端末ＷＴ及び宛先となる無線端末ＷＴは、それらの間で共通の秘密鍵Ｋｓｄをそれぞれ保持している。
図８の例では無線端末ＷＴ(2)と無線端末ＷＴ(4)との間でパケットを転送する場合を想定しているので、無線端末ＷＴ(2)，ＷＴ(4)はネットワーク鍵ＮＫの他に秘密鍵Ｋｓｄ(2,4)を保持している。
【００３０】
この無線マルチホップネットワークを利用する予定のある全ての無線端末ＷＴにネットワーク鍵ＮＫを予め配布しておくことにより、認証時であってもその無線端末ＷＴが送信したパケットをネットワーク鍵ＮＫを用いて検証することができる。また、秘密鍵Ｋｓｄについては送信元の無線端末ＷＴと宛先の無線端末ＷＴとの間のみで共有すればよいので、各々の無線端末ＷＴは隣接する全ての他の無線端末ＷＴとの間で特別な鍵を共有するための処理を行う必要がない。
【００３１】
パケットの送信元となる無線端末ＷＴにおいては、パケットを送信する際に図１に示す送信処理を実行する。この送信処理について以下に説明する。
ステップＳ１０では、送信対象のパケットデータＤＴを入力する。
ステップＳ１１では、ステップＳ１０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持しているネットワーク鍵ＮＫとを用いて検査データＰＣＤ１を生成する。具体的には、ネットワーク鍵ＮＫと鍵付きハッシュ関数ＨＫとを用いてパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検査データＰＣＤ１として利用する。
【００３２】
ステップＳ１２では、ステップＳ１０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持している秘密鍵Ｋｓｄとを用いて検査データＰＣＤ２を生成する。具体的には、秘密鍵Ｋｓｄと鍵付きハッシュ関数ＨＫとを用いてパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検査データＰＣＤ２として利用する。
【００３３】
ステップＳ１３では、パケットデータＤＴ，検査データＰＣＤ１，ＰＣＤ２を含むパケットＰＴを生成する。パケットＰＴは、実際には図１に示すようにヘッダ，ペイロード，検査データＰＣＤ２及びＰＣＤ１で構成されている。パケットの本体であるペイロードにパケットデータＤＴが格納される。ヘッダには送信元や宛先を示す情報が含まれている。
【００３４】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３で生成したパケットＰＴを送信する。このパケットＰＴは、自局の周囲に存在する他の無線端末ＷＴ（自局との間で無線回線が形成されている端末）に向けて送信される。
このパケットを受信する各無線端末ＷＴは、図２に示す受信処理を実行する。この受信処理について説明する。
【００３５】
ステップＳ２０では、他の無線端末ＷＴから送信されたパケットＰＴを受信する。
ステップＳ２１では、自局の保持するネットワーク鍵ＮＫ及び鍵付きハッシュ関数ＨＫを用いて、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検証データＣＣ１として利用する。
【００３６】
ステップＳ２２では、受信したパケットＰＴに含まれる検査データＰＣＤ１をステップＳ２１の検証データＣＣ１と比較する。
ステップＳ２２で比較結果が一致しない場合には、ステップＳ２３でパケットＰＴを廃棄する。これにより、ネットワーク鍵ＮＫを持たない不正な無線端末から送出されたパケットがネットワークに流入するのを防止することができる。
【００３７】
ステップＳ２２で比較結果が一致した場合には、ステップＳ２４でパケットＰＴのヘッダに含まれる宛先の情報を自局の識別情報と比較する。
受信したパケットＰＴが自局宛でない場合には、ステップＳ２２からＳ２５に進み、受信したパケットＰＴをそのまま他の無線端末ＷＴに向けて送信する。この場合、自局は検査データＰＣＤ１の検証に成功したパケットＰＴについて単なる中継を行うことになる。従って、中継の際に新たな検査データを作成する必要はない。
【００３８】
受信したパケットＰＴが自局宛である場合には、ステップＳ２２からＳ２６に進み、検証データＣＣ２を生成する。すなわち、自局の保持する秘密鍵Ｋｓｄ及び鍵付きハッシュ関数ＨＫを用いて、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検証データＣＣ２として利用する。
【００３９】
ステップＳ２７では、受信したパケットＰＴに含まれる検査データＰＣＤ２をステップＳ２６の検証データＣＣ２と比較する。
ステップＳ２７で比較結果が一致しない場合には、ステップＳ２８でパケットＰＴを廃棄する。
通常は検査データＰＣＤ２と検証データＣＣ２とが一致するはずであるが、送信元の無線端末ＷＴと宛先の無線端末ＷＴとの間で中継を行う無線端末ＷＴが中継の際にデータの改ざんを行うと一致しなくなる。つまり、改ざんされた可能性のあるパケットＰＴをステップＳ２８で廃棄する。
【００４０】
ステップＳ２９では、受信したパケットＰＴを受け取り、そのペイロードに含まれるパケットデータＤＴに対して所定の処理を実行する。実際には、上位レイヤの処理に受信したパケットを渡す。
図８に示す無線マルチホップネットワークにおいて無線端末ＷＴ(2)から無線端末ＷＴ(4)にパケットＰＴを転送する場合の動作は図９に示す通りである。
【００４１】
すなわち、送信元の無線端末ＷＴ(2)は、ネットワーク鍵ＮＫを用いて検査データＰＣＤ１を生成し、秘密鍵Ｋｓｄ(2,4)を用いて検査データＰＣＤ２を生成し、それらを含むパケットを隣接する無線端末ＷＴ(1)に対して無線回線を介して送信する。
パケットを受信した無線端末ＷＴ(1)は、ネットワーク鍵ＮＫを用いて受信パケット中の検査データＰＣＤ１を検証し、問題がなければパケットを隣接する基地局ＢＳに送信する。
【００４２】
基地局ＢＳにおいても、ネットワーク鍵ＮＫを用いて受信パケット中の検査データＰＣＤ１を検証し、問題がなければパケットを隣接する無線端末ＷＴ(4)に送信する。
無線端末ＷＴ(4)は宛先であるので、ネットワーク鍵ＮＫを用いて受信パケット中の検査データＰＣＤ１を検証し、更に秘密鍵Ｋｓｄ(2,4)を用いて検査データＰＣＤ２を検証する。
【００４３】
従って、無線端末ＷＴ(4)は転送経路の途中で改ざんされていない正規のパケットのみを受け取ることができる。
（第２の実施の形態）
本発明の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法及び防止装置の１つの実施の形態について、図３，図４，図１０及び図１１を参照して説明する。この形態は、請求項２及び請求項５に対応する。
【００４４】
図３はこの形態の送信処理を示すフローチャートである。図４はこの形態の受信処理を示すフローチャートである。図１０はこの形態の各端末が保持する鍵情報の例を示すブロック図である。図１１はこの形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
この形態では、請求項５の検査データ作成手段，パケット送信手段，パケット検査手段，宛先識別手段及びパケット中継手段は、それぞれステップＳ４１，Ｓ４３，Ｓ５５，Ｓ５７及びＳ５８に対応する。
【００４５】
この形態は、第１の実施の形態の変形例であり、図１５に示すような構成の無線マルチホップネットワークに本発明を適用する場合を想定している。第１の実施の形態と同一の部分については以下の説明を省略する。
この形態では、各無線端末ＷＴに図３に示すような送信処理の機能と図４に示すような受信処理の機能とを備えている。また、無線マルチホップネットワーク上の各無線端末ＷＴは、図１０に示すような鍵情報を保持する。なお、基地局ＢＳも各無線端末ＷＴと同様の機能を備えている。
【００４６】
この形態では、公開鍵暗号方式の鍵情報を利用している。すなわち、各無線端末ＷＴは、予め配布された自局の秘密鍵ＳＫ及び公開鍵ＰＫをそれぞれ保持している。また、公開鍵ＰＫを含む証明書も保持している。
【００４７】
公開鍵暗号方式の鍵情報を利用する場合、特定の秘密鍵ＳＫで暗号化された情報は秘密鍵ＳＫに対応する公開鍵ＰＫを用いて復号化することができる。送信元の無線端末ＷＴで暗号化された検査データＰＣＤを復号化するためには、送信元の無線端末ＷＴの公開鍵ＰＫが必要になる。この公開鍵ＰＫは、証明書として送信元の無線端末ＷＴが送信するパケットに添付して転送することができる。
【００４８】
この形態では、公開鍵ＰＫを用いるので、通信する無線端末ＷＴ同士の間で同じ鍵情報を共有する必要がなく、各無線端末ＷＴが隣接する他の無線端末ＷＴとの間で鍵情報を共有するための処理を行う必要もない。また、認証が完了していない新たな無線端末ＷＴが送信したパケットについてもその検証を行うことができる。
【００４９】
パケットの送信元となる無線端末ＷＴにおいては、パケットを送信する際に図３に示す送信処理を実行する。この送信処理について以下に説明する。
ステップＳ４０では、送信対象のパケットデータＤＴを入力する。
ステップＳ４１では、ステップＳ４０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持しているそれ自身の秘密鍵ＳＫｓとを用いて検査データＰＣＤを生成する。具体的には、ハッシュ関数Ｈを用いてパケットデータＤＴをハッシュし、その結果得られるハッシュ値を、自局の秘密鍵ＳＫｓ及び公知の公開鍵暗号アルゴリズムを用いて暗号化する。その結果得られる暗号化データを、検査データＰＣＤとして利用する。なお、「Ｅ」は暗号化を表す。
【００５０】
ステップＳ４２では、パケットデータＤＴと、ステップＳ４１で生成された検査データＰＣＤと、自局の証明書ＣＴｓを含むパケットＰＴを生成する。この証明書ＣＴｓには、自局の公開鍵ＰＫの情報が含まれている。
ステップＳ４３では、ステップＳ４２で生成したパケットＰＴを隣接する他の無線端末ＷＴに向けて無線回線を介して送信する。
【００５１】
送信するパケットＰＴは、図３に示すようにヘッダ，ペイロード及び検査データＰＣＤを備えている。ペイロードには、パケットデータＤＴ及び証明書ＣＴｓの情報が格納される。
一方、パケットＰＴを受信する無線端末ＷＴは図４に示す受信処理を実行する。この受信処理について、以下に説明する。
【００５２】
ステップＳ５０では、他の無線端末ＷＴから送信されたパケットＰＴを無線回線を介して受信する。
ステップＳ５１では、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュ関数Ｈを用いてハッシュし、その結果得られるハッシュ値を検証データＣＣ１として利用する。
【００５３】
ステップＳ５２では、受信したパケットＰＴに添付されている証明書ＣＴｓについて正当性を確認する。
証明書ＣＴｓが正しくないパケットＰＴを受信した場合には、ステップＳ５２からＳ５６に進み、そのパケットＰＴを廃棄する。
証明書ＣＴｓの正当性が確認できた場合には、ステップＳ５２からＳ５３に進み、証明書ＣＴｓから送信元の公開鍵ＰＫｓを取り出す。
【００５４】
ステップＳ５４では、ステップＳ５３で証明書ＣＴｓから取り出した送信元の公開鍵ＰＫｓを用いて検査データＰＣＤを復号化する。ステップＳ５４の「Ｄ」は復号化を表す。復号化の結果を検査データＣＤとする。
ステップＳ５５では、ステップＳ５４で得られた検査データＣＤをステップＳ５１の検証データＣＣ１と比較する。もしも検査データＣＤと検証データＣＣ１とが一致しない場合には、ステップＳ５６でパケットＰＴを廃棄する。一致した場合にはステップＳ５７に進む。
【００５５】
この処理によって、不正な無線端末ＷＴから送信されたパケットのネットワーク内への流入を防止することができる。
また、送信元の無線端末ＷＴの秘密鍵ＳＫｓを保持する無線端末ＷＴは送信元以外には存在しないので、送信元以外の無線端末ＷＴが検査データＰＣＤを生成することはできない。このため、例えば転送経路上で中継を行ういずれかの無線端末ＷＴがパケットの改ざんを行った場合、ステップＳ５７で不一致が検出されるため改ざんの有無を識別することができる。
【００５６】
ステップＳ５８では、隣接する他の無線端末ＷＴに対してパケットＰＴを無線回線を介して送出する。
ステップＳ５９では、受信したパケットＰＴを受け取り、そのペイロードに含まれるパケットデータＤＴに対して所定の処理を実行する。実際には、上位レイヤの処理に受信したパケットを渡す。
【００５７】
図８に示す無線マルチホップネットワークにおいて無線端末ＷＴ(2)から無線端末ＷＴ(4)にパケットＰＴを転送する場合の動作は図１１に示す通りである。
すなわち、送信元の無線端末ＷＴ(2)は、秘密鍵ＳＫ(2)（＝ＳＫｓ）を用いて検査データＰＣＤを生成し、それを含むパケットを隣接する無線端末ＷＴ(1)に対して無線回線を介して送信する。
【００５８】
パケットを受信した無線端末ＷＴ(1)は、受信したパケットに添付された証明書ＣＴｓから公開鍵ＰＫ(2)（＝ＰＫｓ）を取り出し、それを用いて受信パケット中の検査データＰＣＤを検証し、問題がなければパケットを隣接する基地局ＢＳに送信する。
基地局ＢＳにおいても、公開鍵ＰＫ(2)を用いて受信パケット中の検査データＰＣＤを検証し、問題がなければパケットを隣接する無線端末ＷＴ(4)に送信する。
【００５９】
無線端末ＷＴ(4)は宛先であるので、公開鍵ＰＫ(2)を用いて受信パケット中の検査データＰＣＤを検証した後、受信したパケットＰＴを処理する。
但し、不正な無線端末ＷＴがパケットを送信した場合や、中継の際に改ざんが行われた場合には、途中の無線端末ＷＴもしくは宛先の無線端末ＷＴ(4)においてＰＴが廃棄される。
【００６０】
また、公開鍵暗号を用いているので、中継を行う無線端末ＷＴにおいてはパケットを送出する際に検査データを新たに生成する必要がない。
（第３の実施の形態）
本発明の無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法及び防止装置の１つの実施の形態について、図５〜図７及び図１２〜図１４を参照して説明する。この形態は、請求項３及び請求項６に対応する。
【００６１】
図５はこの形態の送信処理を示すフローチャートである。図６はこの形態の受信処理を示すフローチャートである。図７はパケットの構成を示す模式図である。図１２はこの形態の各端末が保持する鍵情報の例（１）を示すブロック図である。図１３はこの形態の各端末が保持する鍵情報の例（２）を示すブロック図である。図１４はこの形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【００６２】
この形態では、請求項６のパケット種別選択手段，第１の検査データ作成手段，第２の検査データ作成手段，第３の検査データ作成手段，パケット送信手段及び検査手続き選択手段はそれぞれステップＳ７１，Ｓ７４，Ｓ７５，Ｓ７２，Ｓ７７及びＳ８１に対応する。また、請求項６のパケット検査手段はステップＳ８２〜Ｓ９０に対応する。
【００６３】
この形態は、第１の実施の形態の処理及び第２の実施の形態の処理を選択的に実行するように構成してある。この形態においても、図１５に示すような構成の無線マルチホップネットワークに本発明を適用する場合を想定している。前記各実施の形態と同一の部分については以下の説明を省略する。
この形態では、各無線端末ＷＴに図５に示すような送信処理の機能と図６に示すような受信処理の機能とを備えている。また、無線マルチホップネットワーク上の各無線端末ＷＴは、図１２に示すような鍵情報を保持する。なお、基地局ＢＳも各無線端末ＷＴと同様の機能を備えている。
【００６４】
図１２に示すように、この無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末ＷＴ(1)〜ＷＴ(5)及び基地局ＢＳは、共通のネットワーク鍵ＮＫをそれぞれ保持している。また、パケットの送信元となる無線端末ＷＴ及び宛先となる無線端末ＷＴは、それらの間で共通の秘密鍵Ｋｓｄをそれぞれ保持している。
更に、各々の無線端末ＷＴは公開鍵暗号方式の鍵情報である予め配布された自局の秘密鍵ＳＫ及び公開鍵ＰＫをそれぞれ保持している。また、公開鍵ＰＫを含む証明書も保持している。
【００６５】
図１２の例では無線端末ＷＴ(2)と無線端末ＷＴ(4)との間でパケットを転送する場合を想定しているので、無線端末ＷＴ(2)，ＷＴ(4)はそれらの間で共有される秘密鍵Ｋｓｄ(2,4)を保持している。
ネットワーク鍵ＮＫについては、認証前の無線端末ＷＴは保持していない。図１３の例では、この無線マルチホップネットワークに加わろうとする新しい無線端末ＷＴ(6)はネットワーク鍵ＮＫを保持していない。
【００６６】
この例では、基地局ＢＳ又は専用の認証サーバに認証機能を設けて各無線端末ＷＴの認証を行うことを想定している。従って、ネットワーク鍵ＮＫを保持していない認証前の無線端末ＷＴは、図１４に示すように特別な認証用パケットを基地局ＢＳに対して送信する。図１４の例では無線端末ＷＴ(2)が認証用パケットを送信する場合を示している。認証用パケットを送信した無線端末ＷＴは、基地局ＢＳ又は認証サーバで認証を受け、同時にネットワーク鍵ＮＫを取得する。
【００６７】
また、認証用パケットを送信する際には、公開鍵暗号方式を用いてパケットの検査を行う。これにより、不正な無線端末から送信されたパケットのネットワークへの流入を阻止することができる。
公開鍵ＰＫ又はネットワーク鍵ＮＫを用いてパケットの検査を行うことにより、各無線端末ＷＴは隣接する他の全ての無線端末ＷＴとの間で独立した鍵情報を共有する必要がなく、処理が簡素化される。
【００６８】
パケットの送信元となる無線端末ＷＴにおいては、パケットを送信する際に図５に示す送信処理を実行する。この送信処理について以下に説明する。
ステップＳ７０では、送信対象のパケットデータＤＴを入力する。
ステップＳ７１では、これから送信しようとするパケットの種別を識別する。この形態では、図７に示す構成のパケットＰＴ(1)又はＰＴ(2)をネットワーク上で伝送する。図７に示すように、このパケットＰＴにはパケット種別「Ｔｙｐｅ」の情報が含まれている。パケット種別「Ｔｙｐｅ」には、認証用パケットか否かを示す情報が含まれている。
【００６９】
ステップＳ７１では、パケット種別「Ｔｙｐｅ」から認証用パケットか否かを識別する。認証用パケットを送信するときには、自局がネットワーク鍵ＮＫを保持していないと判断できる。
この結果に基づき、パケット検査で用いる２種類のアルゴリズムのいずれか一方を選択する。すなわち、ステップＳ７１で認証用パケットであると識別した場合にはステップＳ７２に進み第２の実施の形態と同様の処理でパケットＰＴを作成する。また、認証用でないパケットであると識別した場合にはステップＳ７４に進み、第１の実施の形態と同様の処理でパケットＰＴを作成する。
【００７０】
ステップＳ７２では、ステップＳ７０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持しているそれ自身の秘密鍵ＳＫｓとを用いて検査データＰＣＤ３を生成する。具体的には、ハッシュ関数Ｈを用いてパケットデータＤＴをハッシュし、その結果得られるハッシュ値を、自局の秘密鍵ＳＫｓ及び公開鍵暗号アルゴリズムを用いて暗号化する。その結果得られる暗号化データを、検査データＰＣＤ３として利用する。なお、「Ｅ」は暗号化を表す。
【００７１】
ステップＳ７３では、パケットデータＤＴと、ステップＳ７２で生成された検査データＰＣＤ３と、自局の証明書ＣＴｓを含むパケットＰＴを生成する。この証明書ＣＴｓには、自局の公開鍵ＰＫの情報が含まれている。
【００７２】
ステップＳ７７では、ステップＳ７３で生成したパケットＰＴを隣接する他の無線端末ＷＴに向けて無線回線を介して送信する。
ステップＳ７３で生成されたパケットＰＴ(1)は、図７に示すようにヘッダ，パケット種別「Ｔｙｐｅ」，ペイロード及び検査データＰＣＤ３を備えている。ペイロードには、パケットデータＤＴ及び証明書ＣＴｓの情報が格納される。
【００７３】
一方、パケットを送信する無線端末ＷＴが認証済みでありネットワーク鍵ＮＫを保持している場合にはネットワーク鍵ＮＫを利用して次のように検査データを作成する。
ステップＳ７４では、ステップＳ７０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持しているネットワーク鍵ＮＫとを用いて検査データＰＣＤ１を生成する。具体的には、ネットワーク鍵ＮＫと鍵付きハッシュ関数ＨＫとを用いてパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検査データＰＣＤ１として利用する。
【００７４】
ステップＳ７５では、ステップＳ７０で入力したパケットデータＤＴと自局が保持している秘密鍵Ｋｓｄとを用いて検査データＰＣＤ２を生成する。具体的には、秘密鍵Ｋｓｄと鍵付きハッシュ関数ＨＫとを用いてパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検査データＰＣＤ２として利用する。
【００７５】
ステップＳ７６では、パケットデータＤＴ，検査データＰＣＤ１，ＰＣＤ２を含むパケットＰＴ(2)を生成する。パケットＰＴは、実際には図１に示すようにヘッダ，パケット種別「Ｔｙｐｅ」，ペイロード，検査データＰＣＤ２及びＰＣＤ１で構成されている。パケットの本体であるペイロードにパケットデータＤＴが格納される。ヘッダには送信元や宛先を示す情報が含まれている。
【００７６】
ステップＳ７６で生成されたパケットＰＴ(2)は、ステップＳ７７で送信される。このパケットＰＴは、自局の周囲に存在する他の無線端末ＷＴ（自局との間で無線回線が形成されている端末）に向けて送信される。
パケットＰＴを受信した無線端末ＷＴは、図６に示す受信処理を実行する。この受信処理について以下に説明する。
【００７７】
ステップＳ８０では、他の無線端末ＷＴから送信されたパケットＰＴを無線回線を介して受信する。
ステップＳ８１では、受信したパケットＰＴに含まれるパケット種別「Ｔｙｐｅ」を参照し、そのパケットが認証用パケットか否かを識別する。認証用パケットＰＴ(1)を受信した場合にはステップＳ８１からＳ８２に進み、第２の実施の形態と同様の処理を実行する。また、認証用以外のパケットＰＴ(2)を受信した場合にはステップＳ９１に進み、第１の実施の形態と同様の処理を行う。
【００７８】
ステップＳ８２では、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュ関数Ｈを用いてハッシュし、その結果得られるハッシュ値を検証データＣＣ３として利用する。
ステップＳ８３では、受信したパケットＰＴに添付されている証明書ＣＴｓについて正当性を確認する。
【００７９】
証明書ＣＴｓが正しくないパケットＰＴ(1)を受信した場合には、ステップＳ８３からＳ８９に進み、そのパケットＰＴを廃棄する。
証明書ＣＴｓの正当性が確認できた場合には、ステップＳ８３からＳ８４に進み、証明書ＣＴｓから送信元の公開鍵ＰＫｓを取り出す。
ステップＳ８５では、ステップＳ８４で証明書ＣＴｓから取り出した送信元の公開鍵ＰＫｓを用いて検査データＰＣＤ３を復号化する。ステップＳ８５の「Ｄ」は復号化を表す。復号化の結果を検査データＣＤとする。
【００８０】
ステップＳ８６では、ステップＳ８５で得られた検査データＣＤをステップＳ８２の検証データＣＣ３と比較する。もしも検査データＣＤと検証データＣＣ３とが一致しない場合には、ステップＳ８９でパケットＰＴを廃棄する。一致した場合にはステップＳ８７に進む。
この処理によって、不正な無線端末ＷＴから送信されたパケットのネットワーク内への流入を防止することができる。
【００８１】
また、送信元の無線端末ＷＴの秘密鍵ＳＫｓを保持する無線端末ＷＴは送信元以外には存在しないので、送信元以外の無線端末ＷＴが検査データＰＣＤ３を生成することはできない。このため、例えば転送経路上で中継を行ういずれかの無線端末ＷＴがパケットの改ざんを行った場合、ステップＳ８６で不一致が検出されるため改ざんの有無を識別することができる。
【００８２】
ステップＳ９０では、隣接する他の無線端末ＷＴに対してパケットＰＴを無線回線を介して送出する。
ステップＳ８８では、受信したパケットＰＴを受け取り、そのペイロードに含まれるパケットデータＤＴに対して所定の処理を実行する。実際には、上位レイヤの処理に受信したパケットを渡す。
【００８３】
一方、認証用以外のパケットＰＴ(2)を受信した場合にはネットワーク鍵ＮＫを用いて次のようにパケットの検証を行う。
ステップＳ９１では、自局の保持するネットワーク鍵ＮＫ及び鍵付きハッシュ関数ＨＫを用いて、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検証データＣＣ１として利用する。
【００８４】
ステップＳ９２では、受信したパケットＰＴに含まれる検査データＰＣＤ１をステップＳ９１の検証データＣＣ１と比較する。
ステップＳ９２で比較結果が一致しない場合には、ステップＳ８９でパケットＰＴを廃棄する。これにより、ネットワーク鍵ＮＫを持たない不正な無線端末から送出されたパケットがネットワークに流入するのを防止することができる。
【００８５】
ステップＳ９２で比較結果が一致した場合には、ステップＳ９３でパケットＰＴのヘッダに含まれる宛先の情報を自局の識別情報と比較する。
受信したパケットＰＴが自局宛でない場合には、ステップＳ９３からＳ９０に進み、受信したパケットＰＴをそのまま他の無線端末ＷＴに向けて送信する。この場合、自局は検査データＰＣＤ１の検証に成功したパケットＰＴについて単なる中継を行うことになる。従って、中継の際に新たな検査データを作成する必要はない。
【００８６】
受信したパケットＰＴが自局宛である場合には、ステップＳ９３からＳ９４に進み、検証データＣＣ２を生成する。すなわち、自局の保持する秘密鍵Ｋｓｄ及び鍵付きハッシュ関数ＨＫを用いて、受信したパケットＰＴに含まれるパケットデータＤＴをハッシュする。その結果得られるハッシュ値を、検証データＣＣ２として利用する。
【００８７】
ステップＳ９５では、受信したパケットＰＴに含まれる検査データＰＣＤ２をステップＳ９４の検証データＣＣ２と比較する。
ステップＳ９５で比較結果が一致しない場合には、ステップＳ８９でパケットＰＴを廃棄する。
通常は検査データＰＣＤ２と検証データＣＣ２とが一致するはずであるが、送信元の無線端末ＷＴと宛先の無線端末ＷＴとの間で中継を行う無線端末ＷＴが中継の際にデータの改ざんを行うと一致しなくなる。つまり、改ざんされた可能性のあるパケットＰＴをステップＳ８９で廃棄する。
【００８８】
例えば、無線端末ＷＴ(2)が認証用パケットを基地局ＢＳに送信する場合には、図１４に示すような動作が行われる。
すなわち、無線端末ＷＴ(2)ネットワーク鍵ＮＫを保持していないので、秘密鍵ＳＫ(2)（＝ＳＫｓ）を用いて暗号化した検査データＰＣＤ３を作成し、それを含むパケットＰＴ(1)を公開鍵ＰＫ(2)を含む証明書ＣＴｓとともに送信する。
【００８９】
中継を行う無線端末ＷＴ(1)は、受信したパケットの検査データＰＣＤ３を証明書ＣＴｓから取り出した公開鍵ＰＫ(2)を用いて検証する。問題がなければそのパケットを変更を加えることなく基地局ＢＳに送信する。
基地局ＢＳでは、受信したパケットの検査データＰＣＤ３を証明書ＣＴｓから取り出した公開鍵ＰＫ(2)を用いて検証する。問題がなければそのパケットの送信元の無線端末ＷＴ(2)について認証を実施する。その結果、ネットワーク鍵ＮＫが無線端末ＷＴ(2)に配信される。
【００９０】
このように、認証時の認証用パケットについては予め配布された公開鍵ＰＫを用いてパケット検査を行い、認証後には認証時に配布されたネットワーク鍵ＮＫを用いることができる。ネットワーク鍵ＮＫを用いることにより、公開鍵ＰＫを用いる場合と比べて高速でパケットの検査を実行することができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上のように、本発明では無線マルチホップネットワークにおいて次のような効果が得られる。
【００９２】
（１）不正な無線端末から送信されたパケットの流入を阻止できる。
（２）認証済の正規の無線端末によるパケットの改ざんを検出できる。
（３）通信経路中の無線端末によるパケット検証処理の負担を低減できる。
（４）様々な種類のパケットに対してパケット検査を実行することができる。
（５）ネットワークのトポロジーに変化があってもパケット検査に必要な情報の更新が不要になる。
【００９３】
次の表１に、パケット検査に関する本発明と従来方式との比較結果を示す。
【表１】
【００９４】
また、不正パケットによるパケットの改ざんについては、本発明及び従来方式のいずれも中継端末で検出可能である。しかし、従来方式では正規端末による不正行為の検出は不可能である。本発明では、送信元と宛先との間でのパケット検査もできるので、正規端末による不正行為は宛先端末で検出できる。
また、パケット認証処理に必要な処理数については、本発明では従来方式の半分に減らすことができる。一方、管理する鍵の数は本発明の方が多くなるが、鍵の検索自体は中継端末で行う必要がなく、送信元及び宛先の端末のみで行われるので、全体の処理量は本発明の方が遙かに少ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の送信処理を示すフローチャートである。
【図２】第１の実施の形態の受信処理を示すフローチャートである。
【図３】第２の実施の形態の送信処理を示すフローチャートである。
【図４】第２の実施の形態の受信処理を示すフローチャートである。
【図５】第３の実施の形態の送信処理を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施の形態の受信処理を示すフローチャートである。
【図７】パケットの構成を示す模式図である。
【図８】第１の実施の形態の各端末が保持する鍵情報の例を示すブロック図である。
【図９】第１の実施の形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【図１０】第２の実施の形態の各端末が保持する鍵情報の例を示すブロック図である。
【図１１】第２の実施の形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【図１２】第３の実施の形態の各端末が保持する鍵情報の例（１）を示すブロック図である。
【図１３】第３の実施の形態の各端末が保持する鍵情報の例（２）を示すブロック図である。
【図１４】第３の実施の形態の無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【図１５】無線マルチホップネットワークの構成例を示すブロック図である。
【図１６】無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【図１７】無線マルチホップネットワークの構成例を示すブロック図である。
【図１８】無線マルチホップネットワークの動作例を示すブロック図である。
【図１９】無線マルチホップネットワークの構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
ＷＴ 無線端末
ＢＳ 基地局
ＮＫ ネットワーク鍵
Ｋｓｄ 秘密鍵
ＰＫ 公開鍵
ＳＫ 秘密鍵
ＰＴ パケット
ＤＴ パケットデータ
ＰＣＤ，ＰＣＤ１，ＰＣＤ２，ＰＣＤ３ 検査データ
Claims (6)
- 情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法であって、
情報の送信を行う第１の無線端末では、無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成するとともに、自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成し、作成した前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加したパケットを送信し、
パケットを受信した第２の無線端末では、受信パケット中の前記第１のパケット検査データを自局の保持する前記第１の秘密情報を用いて検証し、検証結果が誤りの場合にはその受信パケットを破棄し、検証結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別し、宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信し、自局が宛先である場合には受信パケット中の第２のパケット検査データを自局の保持する前記第２の秘密情報を用いて検査し、検査結果が誤りの場合はその受信パケットを破棄し、検査結果が正しい場合には受信パケットを受け取る
ことを特徴とする無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法。 - 情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法であって、
情報の送信を行う第１の無線端末では、予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いてパケット検査データを作成し、作成したパケット検査データを付加したパケットを送信し、
パケットを受信した第２の無線端末では、受信パケット中の前記パケット検査データを送信元の無線端末の公開鍵を用いて検証し、検証結果が誤りの場合には前記受信パケットを破棄し、検証結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別し、宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信し、自局が宛先である場合には受信パケットを受け取る
ことを特徴とする無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法。 - 情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法であって、
情報の送信を行う第１の無線端末では、状況に応じて送信するパケット種別を少なくとも２種類の中から選択し、第１のパケット種別を選択した場合には、無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成するとともに、自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成し、作成した前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加したパケットを送信し、第２のパケット種別を選択した場合には、予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いて第３のパケット検査データを作成し、作成した第３のパケット検査データを付加したパケットを送信し、
パケットを受信した第２の無線端末では、受信パケットのパケット種別を識別し、受信パケットのパケット種別に応じて複数種類のパケット検査手続きのいずれかを選択し、選択したパケット検査手続きに従って受信パケットの検証を行い、検証結果が誤りの場合には受信パケットを破棄する
ことを特徴とする無線マルチホップネットワークの不正パケット防止方法。 - 情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置であって、
情報の送信を行う第１の無線端末には、
無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成する第１の検査データ作成手段と、
自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成する第２の検査データ作成手段と、
前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加したパケットを送信するパケット送信手段と
を設け、
パケットを受信する第２の無線端末には、
受信パケット中の前記第１のパケット検査データを自局の保持する前記第１の秘密情報を用いて検査し、検査結果が誤りの場合にはその受信パケットを破棄する第１のパケット検査手段と、
前記第１のパケット検査手段の検査結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別する宛先識別手段と、
自局が宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信するパケット中継手段と、
自局が宛先である場合には受信パケット中の第２のパケット検査データを自局の保持する前記第２の秘密情報を用いて検査し検査結果が誤りの場合はその受信パケットを破棄する第２のパケット検査手段と
を設けたことを特徴とする無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置。 - 情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置であって、
情報の送信を行う第１の無線端末には、
予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いてパケット検査データを作成する検査データ作成手段と、
作成したパケット検査データを付加したパケットを送信するパケット送信手段と
を設け、
パケットを受信する第２の無線端末には、
受信パケット中の前記パケット検査データを送信元の無線端末の公開鍵を用いて検査し検査結果が誤りの場合には前記受信パケットを破棄するパケット検査手段と、
前記パケット検査手段の検査結果が正しい場合には自局が受信パケットの宛先か否かを識別する宛先識別手段と、
自局が宛先でなければ受信パケットを他の無線端末に送信するパケット中継手段と
を設けたことを特徴とする無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置。 - 情報の送信及び受信機能をそれぞれ有する複数の無線端末と、前記無線端末との間で無線回線を介して通信を行うとともに前記無線端末と有線ネットワークとの間で信号の中継を行う無線基地局とを備え、少なくとも１つの無線端末が他の無線端末との間の無線中継機能を備える無線マルチホップネットワークにおいて不正パケットの流入を防止するための無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置であって、
情報の送信を行う第１の無線端末には、
状況に応じて送信するパケット種別を少なくとも２種類の中から選択するパケット種別選択手段と、
前記パケット種別選択手段が第１のパケット種別を選択した場合に無線マルチホップネットワークにおいて認証済の全ての無線端末で共有される第１の秘密情報を用いて第１のパケット検査データを作成する第１の検査データ作成手段と、
前記パケット種別選択手段が第１のパケット種別を選択した場合に自局と宛先の無線端末との間で共有される第２の秘密情報を用いて第２のパケット検査データを作成する第２の検査データ作成手段と、
前記パケット種別選択手段が第２のパケット種別を選択した場合に予め配布された公開鍵暗号における自局の秘密鍵を用いて第３のパケット検査データを作成する第３の検査データ作成手段と、
前記第１のパケット検査データ及び第２のパケット検査データを付加した第１のパケット種別のパケット又は前記第３のパケット検査データを付加した第２のパケット種別のパケットを送信するパケット送信手段と、
を設け、
パケットを受信する第２の無線端末には、
受信パケットのパケット種別を識別し、受信パケットのパケット種別に応じて複数種類のパケット検査手続きのいずれかを選択する検査手続き選択手段と、
前記検査手続き選択手段の選択したパケット検査手続きに従って受信パケットの検証を行い、検証結果が誤りの場合には受信パケットを破棄するパケット検査手段と
を設けたことを特徴とする無線マルチホップネットワークの不正パケット防止装置。
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