JP4375287B2 - 無線通信認証システム - Google Patents

Description

本発明は、無線エリアに接続されるネットワークおける不正なユーザを排除するための無線通信認証システムに関する。

一般的に無線を用いた通信システムにおいては、無線上に送受信される正当なユーザが有する移動ノードから送信されるデータを傍受して、傍受したデータを用いてネットワークを悪用する不正なユーザを排除するために、ネットワークを使用しようとするユーザの認証を行わなければならない。

図９は、移動ノードが接続される従来のホストルーティングを用いた階層型ネットワークを示す図である。

図９に示すように従来のホストルーティングを用いた階層型ネットワークは、外部ネットワーク１００に接続されるルータ１０１と、ルータ１０１の配下に接続されるルータ１０２−１，１０２−２と、ルータ１０２−１の配下に接続されるエッジルータであるルータ１０３−１，１０３−２と、ルータ１０２−２の配下に接続されるエッジルータであるルータ１０３−３，１０３−４と、ルータ１０３−１の配下に接続される基地局１０４−１，１０４−２と、ルータ１０３−２の配下に接続される基地局１０４−３，１０４−４と、ルータ１０３−３の配下に接続される基地局１０４−５，１０４−６と、ルータ１０３−４の配下に接続される基地局１０４−７，１０４−８と、本ネットワークを使用する移動ノード１０５と、ルータ１０３−１〜１０３−４におけるデータについての認証を行う認証サーバ１０６とから構成されている。

以下に、図９に示した従来のホストルーティングを用いた階層型ネットワークにおける無線通信認証方法について説明する。

図１０は、図９に示した従来のホストルーティングを用いた階層型ネットワークにおける無線通信認証方法を説明するためのシーケンス図である。

現在、移動ノード１０５は基地局１０４−２がカバーするエリアに存在し、基地局１０４−２と無線上で接続されているとする。そのため、移動ノード１０５から送信されるデータの通信経路は、移動ノード１０５→基地局１０４−２→ルータ１０３−１→ルータ１０２−１→ルータ１０１となっており、各ルータ１０１，１０２−１，１０３−１が所有する経路表にはその経路がそれぞれ保持されている。

次に、移動ノード１０５が、基地局１０４−２がカバーするエリアから基地局１０４−３がカバーするエリアへ移動したとする。

移動したときに移動ノード１０５によって、基地局１０４−３へ経路更新通知データが送信される（ステップＳ１０１）。送信される経路更新通知データには、送信先ルータの識別子や移動ノード１０５の識別子、タイムスタンプあるいはシーケンス番号等が含まれている。

送信された経路更新通知データが基地局１０４−３にて受信されると（ステップＳ１０２）、受信された経路更新通知データはルータ１０３−２へ送信される（ステップＳ１０３）。

基地局１０４−３から送信された経路更新通知データがルータ１０３−２にて受信されると（ステップＳ１０４）、受信された経路更新通知データは認証サーバ１０６へ送信される（ステップＳ１０５）。

ルータ１０３−２から送信された経路更新通知データが認証サーバ１０６にて受信されると（ステップＳ１０６）、受信された経路更新通知データについて認証が行われる（ステップＳ１０７）。

この経路更新通知データには上述したデータのほかに認証コードが含まれている。この認証コードは、認証サーバ１０６と移動ノード１０５とだけが認識している秘密鍵と、経路更新通知データのうち認証コード以外のデータとからハッシュ関数を用いて生成されるものである。ステップＳ１０７にて行われる認証は、認証コードについての再計算が行われ、受信された認証コードが正しいかどうかが判断されることにより行われる。

ここで、移動ノード１０５と基地局１０４−１〜１０４−８との間の無線区間において、不正ユーザによって経路更新通知データが傍受されて使用されたとしても、経路更新通知データにタイムスタンプあるいはシーケンス番号が含まれることにより、認証サーバ１０６によってタイムスタンプあるいはシーケンス番号の重複が検出され、その重複した経路更新通知データは不正ユーザが使用している経路更新通知データであると判断され、当該経路更新通知データは不正データとして排除される。

認証サーバ１０６にてデータ認証が行われると、その結果がルータ１０３−２へ送信される（ステップＳ１０８）。

認証サーバ１０６から送信された認証結果がルータ１０３−２にて受信されると（ステップＳ１０９）、認証結果がＧＯＯＤである場合、その認証を行った対象である経路更新通知データ及び当該経路更新通知データが送信された基地局が基地局１０４−３であるという情報に基づいて、ルータ１０３−２内の経路表が更新される（ステップＳ１１０）。この場合、移動ノード１０５へのデータは基地局１０４−３を経路とするようにルータ１０３−２内の経路表が更新される。一方、認証結果がＮＧの場合は、経路表の更新は行われずに処理が終了する。

ルータ１０３−２内の経路表が更新された後、経路更新通知データがルータ１０３−２からルータ１０２−１へ送信される（ステップＳ１１１）。

ルータ１０３−２から送信された経路更新通知データがルータ１０２−１にて受信されると（ステップＳ１１２）、受信された経路更新通知データ及び当該経路更新通知データが送信されたルータがルータ１０３−２であるという情報に基づいて、ルータ１０２−１内の経路表が更新される（ステップＳ１１３）。この場合、移動ノード１０５へのデータはルータ１０３−２を経路とするようにルータ１０２−１内の経路表が更新される。

ここで、ルータ１０２−１よりも上位ルータであるルータ１０１については、移動ノード１０５への経路情報がすでに存在しており、かつその経路情報を変更する必要が無いため、ルータ１０２−１からルータ１０１へ経路更新通知データは送信されない。

しかしながら、上述したように各ルータ１０３−１〜１０３−４における経路更新通知データについての認証を行う認証サーバを共通な１つのものにすると、以下のような問題点がある。

無線通信システムの技術の１つであるハンドオーバーによって移動ノードが接続している基地局の切り替えが発生すると、その際に新しく接続される基地局において接続されるユーザの認証が行われる。ここで、認証が行われる認証サーバと当該基地局との距離が離れていると、認証サーバと基地局との間で送受信される認証用パケットに生じる伝送遅延の影響によって、ハンドオーバー時に通信が不可能となる時間が生じる虞がある。

そこで、認証サーバを複数設けて各基地局と近い位置にそれぞれ設置するか、あるいは各基地局が認証サーバの役割も担うかすることにより、その伝送遅延時間を軽減する方法が考えられている。

しかしながら、上述した方法では、不正侵入の手段の一つで、パスワードや暗号鍵などを盗聴し、そのまま再利用することでそのユーザになりすます方法であるリプレイアタックによって不正ユーザがネットワークを利用することが可能となってしまう。

図１１は、認証サーバの役割も担うルータを使用した無線通信認証システムの一例を示す図である。

図１１に示すように認証サーバの役割も担う基地局を使用した無線通信認証システムは、外部ネットワーク２００に接続されるルータ２０１と、ルータ２０１の配下に接続されるルータ２０２−１，２０２−２と、ルータ２０２−１の配下に接続される認証機能付きのエッジルータである認証付きルータ２０３−１，２０３−２と、ルータ２０２−２の配下に接続される認証機能付きのエッジルータである認証付きルータ２０３−３，２０３−４と、認証付きルータ２０３−１の配下に接続される基地局２０４−１，２０４−２と、認証付きルータ２０３−２の配下に接続される基地局２０４−３，２０４−４と、認証付きルータ２０３−３の配下に接続される基地局２０４−５，２０４−６と、認証付きルータ２０３−４の配下に接続される基地局２０４−７，２０４−８と、本ネットワークを使用する移動ノード２０５，２０７とから構成されている。なお、移動ノード２０７は移動ノード２０５と基地局２０４−２との無線区間における経路更新通知データを傍受して、移動ノード２０５になりすまして本ネットワークを使用する不正ユーザの移動ノードである。

以下に、図１１に示した無線通信認証システムにおける無線通信認証方法について説明する。

図１２は、図１１に示した無線通信認証システムにおける無線通信認証方法を説明するためのシーケンス図である。

現在、移動ノード２０５が基地局２０４−２がカバーするエリアに存在し、基地局２０４−２と無線上で接続しようとしているとする。まずは、移動ノード２０５によって、基地局２０４−２へ経路更新通知データが送信される（ステップＳ２０１）。送信される経路更新通知データには、送信先ルータの識別子や移動ノード２０５の識別子、タイムスタンプあるいはシーケンス番号等が含まれている。

送信された経路更新通知データが基地局２０４−２にて受信されると（ステップＳ２０２）、受信された経路更新通知データは認証付きルータ２０３−１へ送信される（ステップＳ２０３）。

基地局２０４−２から送信された経路更新通知データが認証付きルータ２０３−１にて受信されると（ステップＳ２０４）、受信された経路更新通知データについて認証が行われる（ステップＳ２０５）。

この経路更新通知データには上述したデータのほかに認証コードが含まれている。この認証コードは、認証つきルータ２０３−１〜２０３−４と移動ノード２０５とだけが認識している秘密鍵と、経路更新通知データのうち認証コード以外のデータとからハッシュ関数を用いて生成されるものである。ステップＳ２０５にて行われる認証は、認証コードについての再計算が行われ、受信された認証コードが正しいかどうかが判断されることにより行われる。

認証付きルータ２０３−１にてデータ認証が行われると、認証結果がＧＯＯＤである場合、その認証を行った対象である経路更新通知データ及び当該経路更新通知データが送信された基地局が基地局２０４−２であるという情報に基づいて、認証付きルータ２０３−１内の経路表が更新される（ステップＳ２０６）。この場合、移動ノード２０５へのデータは基地局２０４−２を経路とするように認証付きルータ２０３−１内の経路表が更新される。一方、認証結果がＮＧの場合は、経路表の更新は行われずに処理が終了する。

認証付きルータ２０３−１内の経路表が更新された後、経路更新通知データが認証付きルータ２０３−１からルータ２０２−１へ送信される（ステップＳ２０７）。

認証付きルータ２０３−１から送信された経路更新通知データがルータ２０２−１にて受信されると（ステップＳ２０８）、受信された経路更新通知データ及び当該経路更新通知データが送信された認証付きルータが認証付きルータ２０３−１であるという情報に基づいて、ルータ２０２−１内の経路表が更新される（ステップＳ２０９）。この場合、移動ノード２０５へのデータは認証付きルータ２０３−１を経路とするようにルータ２０２−１内の経路表が更新される。その後、経路更新通知データがルータ２０２−１からルータ２０１へ送信される（ステップＳ２１０）。

一方、ステップＳ２０１において移動ノード２０５から基地局２０４−２へ送信された経路更新通知データが、基地局２０４−３がカバーするエリアに存在する不正ユーザが有する移動ノード２０７によって傍受され（ステップＳ２１１）、移動ノード２０７が移動ノード２０５になりすまして、傍受された経路更新通知データが移動ノード２０７によって基地局２０４−３へ送信されると（ステップＳ２１２）、 送信された経路更新通知データが基地局２０４−３にて受信され（ステップＳ２１３）、受信された経路更新通知データは認証付きルータ２０３−２へ送信される（ステップＳ２１４）。

基地局２０４−３から送信された経路更新通知データが認証付きルータ２０３−２にて受信されると（ステップＳ２１５）、受信された経路更新通知データについて認証が行われる（ステップＳ２１６）。

ここで、本例においては、図９に示した認証サーバ１０６のように各ルータ共通の認証サーバを設けた場合と異なり、各ルータに独立した認証機能を設けているため、経路更新通知データ内にシーケンス番号やタイムスタンプが含まれていても、異なる認証付きルータにて同じシーケンス番号やタイムスタンプが含まれた経路更新通知データが受信されることとなり、経路更新通知データの前後のつながりによって当該経路更新通知データが不正なデータであるかどうかを判断することができず、認証に成功した経路更新通知データ全てを正当な経路更新通知データと認識してしまう。そのため、不正ユーザが使用したデータが排除されずに正常に処理されてしまう。

認証付きルータ２０３−２にてデータ認証が行われ、認証結果がＧＯＯＤである場合、その認証を行った対象である経路更新通知データ及び当該経路更新通知データが送信された基地局が基地局２０４−３であるという情報に基づいて、認証付きルータ２０３−２内の経路表が更新される（ステップＳ２１７）。この場合、移動ノード２０５へのデータは基地局２０４−３を経路とするように認証付きルータ２０３−２内の経路表が更新される。一方、認証結果がＮＧの場合は、経路表の更新は行われずに処理が終了する。

認証付きルータ２０３−２内の経路表が更新された後、経路更新通知データが認証付きルータ２０３−２からルータ２０２−１へ送信される（ステップＳ２１８）。

認証付きルータ２０３−２から送信された経路更新通知データがルータ２０２−１にて受信されると（ステップＳ２１９）、受信された経路更新通知データ及び当該経路更新通知データが送信された認証付きルータが認証付きルータ２０３−２であるという情報に基づいて、ルータ２０２−１内の経路表が更新される（ステップＳ２２０）。この場合、移動ノード２０５へのデータは認証付きルータ２０３−２を経路とするようにルータ２０２−１内の経路表が更新される。

上述したように、ステップＳ２０９にて更新された真の移動ノード２０５への通信経路が、移動ノード２０５になりすました移動ノード２０７によって変更されてしまい、正当なユーザである移動ノード２０５が本無線通信認証システムを使用することができなくなってしまう。

そこで、各無線基地局に認証機能を設け、無線基地局は、無線基地局のネットワークＩＤ（第３の識別番号）を保持する手段と、無線基地局ＩＤ（第１の識別番号）を保持する手段と、ネットワークＩＤと無線基地局ＩＤとから暗号化ＩＤ（第２の識別番号）を作成して保持する手段とを有しており、この暗号化ＩＤと無線移動局から送信される信号に付加されている無線移動局で計算された暗号化ＩＤとを比較し、不一致の場合はその信号を受け付けないようすることで不正ユーザを排除する方法が考えられている（特許文献１参照。）。

しかしながら、特許文献１に記載された方法においては、無線エリアに数多く設置される各基地局にそれぞれ認証機能を設ける必要があり、また、１つのエッジルータ配下に接続される全ての基地局が認証機能を有しているかどうかをエッジルータにおいて管理する必要が生じてしまうという問題点がある。さらに、認証機能を有さない基地局が存在してしまった場合、エッジルータ内にて何らかの処理を行わなければならないという問題点がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、各基地局に認証機能を追加することなく不正ユーザによるリプレイアタックを拒絶する認証を高速に行うことができる無線通信認証システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
基地局に接続された移動ノードが送信する認証パケットデータを、下層ルータに接続される認証装置、又は、下層ルータ内に設置される認証装置が認証する無線通信認証システムであって、
前記認証パケットデータは認証対象データと、前記認証対象データに基づき計算される認証コードにより構成され、
前記移動ノードは、該移動ノードと接続されている基地局が有する固有の識別番号を取得し、前記識別番号を前記認証対象データに含めて前記認証パケットデータを作成し、前記認証パケットデータを前記基地局を介して認証装置に送信し、
前記認証装置は、該認証装置が管理対象とする基地局が有する固有の識別番号を保持し、前記認証パケットデータに含まれる認証対象データの認証コードを計算し、前記認証パケットデータに含まれる認証コードと計算により得られた認証コードが一致し、かつ前記認証対象データに含まれた前記移動ノードと接続されている基地局が有する固有の識別番号と前記保持された識別番号とが一致した場合に認証成功と判定することを特徴とする

上記のように構成された本発明においては、移動ノードによって移動ノードが接続されている基地局が有する固有の識別番号が取得され、取得された識別番号と転送経路情報を構成する情報とを含む認証パケットデータが移動ノードから基地局を介してルータへ送信され、ルータにて受信された認証パケットデータに含まれる基地局の識別番号と、ルータが保持しているルータに接続された基地局が有する固有の識別番号とが一致した場合、当該認証パケットデータに基づいて転送経路情報がルータ内の経路表に登録される。

このように、移動ノードから送信された認証パケットデータに含まれる基地局の識別番号と、ルータが保持する基地局の識別番号とが一致した場合のみ、当該認証パケットデータに基づいた転送経路情報がルータ内の経路表に登録されるため、無線上にて認証パケットデータを傍受した不正ユーザによって異なるルータに対して認証パケットデータが送信されても、認証パケットデータに含まれる基地局の識別番号と、ルータが保持する基地局の識別番号とが一致せず、転送経路情報が登録されない。それにより、不正ユーザが送信したデータによる転送経路が確立されずに、不正ユーザが排除される。また、本機能がルータに具備されることから、無線領域に多数設置されている基地局それぞれに当該機能を盛り込むという手間を省くことができる。さらに、各ルータが独立して上述した処理を行うため、高速の認証処理が可能となる。

以上説明したように本発明においては、移動ノードが接続されている基地局が有する固有の識別番号を取得し、取得された識別番号と転送経路情報を構成する情報とを含む認証パケットデータを移動ノードから基地局を介してルータへ送信し、ルータにて受信された認証パケットデータに含まれる基地局の識別番号と、ルータが保持しているルータに接続された基地局が有する固有の識別番号とが一致した場合、当該認証パケットデータに基づいて転送経路情報をルータ内の経路表に登録する構成としたため、各基地局に認証機能を追加することなく不正ユーザによるリプレイアタックを拒絶する認証を高速に行うことができる。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の無線通信認証システムの第１の実施の形態を示す図である。

本形態は図１に示すように、外部ネットワーク１０に接続されるルータ１と、ルータ１の配下に接続されるルータ２−１，２−２と、ルータ２−１の配下に接続される認証機能付きのエッジルータである認証付きルータ３−１，３−２と、ルータ２−２の配下に接続される認証機能付きのエッジルータである認証付きルータ３−３，３−４と、認証付きルータ３−１の配下に接続される基地局４−１，４−２と、認証付きルータ３−２の配下に接続される基地局４−３，４−４と、認証付きルータ３−３の配下に接続される基地局４−５，４−６と、認証付きルータ３−４の配下に接続される基地局４−７，４−８と、本システムを使用して外部ネットワーク１０との間にてパケットデータの送受信を行う移動ノード５とから構成されている。

図２は、図１に示した無線通信認証システムにおける認証付きルータ３−２の構成を示す図である。

図１に示した認証付きルータ３−２は図２に示すように、図１に示した基地局４−３，４−４と通信を行う基地局通信部１１と、パケットデータの転送経路情報を登録して格納している経路表格納部１７と、経路表格納部１７に格納されている転送経路情報に基づいてパケットデータを基地局４−３，４−４またはルータ２−１へ転送するパケット転送部１２と、図１に示した上位ルータであるルータ２−１と通信を行う上位ルータ通信部１３と、基地局４−３，４−４から送信されてきた経路更新通知データを処理する経路更新通知データ処理部１４と、認証付きルータ３−２配下に接続される基地局の情報を保持するために予め格納している基地局情報格納部１９と、基地局情報格納部１９に格納されている基地局の情報を管理する基地局管理部１６と、本システムの使用が許可されているユーザの情報（移動体識別子、秘密鍵等）が予め格納されているユーザ情報格納部１８と、ユーザ情報格納部１８に格納されているユーザ情報を管理し、ユーザの認証を行うユーザ認証部１５とから構成されている。なお、認証付きルータ３−１，３−３，３−４についても、接続されるルータ及び基地局については異なるが、構成及び内部で行われる処理については認証付きルータ３−２と同様である。

図３は、図１に示した無線通信システムにおける移動ノード５の構成を示す図である。

図１に示した移動ノード５は図３に示すように、図１に示した基地局４−１〜４−８との間において無線を用いて通信を行う無線通信部２２と、基地局４−１〜４−８に接続するための情報を格納する基地局接続情報格納部２５と、基地局接続情報格納部２５に格納されている基地局４−１〜４−８への接続情報を管理し、無線通信部２２を制御する無線制御部２３と、移動体識別子や秘密鍵等のユーザ情報を予め格納するユーザ情報格納部２４と、ユーザ情報格納部２４に格納されているユーザ情報を管理し、パケットデータの通信経路を登録あるいは変更するための経路変更通知データを作成する経路更新通知データ作成部２１とから構成されている。

以下に、図１〜３に示した無線通信認証システムにおける無線通信認証方法について説明する。

図４は、図１〜３に示した無線通信認証システムにおける無線通信認証方法を説明するためのシーケンス図である。

現在移動ノード５は基地局４−２と接続されており、移動ノード５が移動することにより、移動ノード５が接続される基地局が基地局４−２から基地局４−３に移った際の処理について説明する。

移動ノード５が、基地局４−２がカバーするエリアから基地局４−３がカバーするエリアに移動すると、移動ノード５によって、基地局４−３との接続が確立され、基地局４−３が有する固有の識別番号である基地局ＩＤを要求する信号が送信される（ステップＳ１）。

基地局ＩＤを要求する信号が移動ノード５から送信されると、送信された信号が基地局４−３にて受信される（ステップＳ２）。

基地局４−３にて基地局ＩＤを要求する信号が受信されると、固有の識別番号である基地局ＩＤが移動ノード５へ送信され（ステップＳ３）、送信された基地局ＩＤが移動ノード５にて受信される（ステップＳ４）。ここで、基地局ＩＤとは、基地局を識別できる固有の番号であれば良く、ＩＰアドレスであっても良いし、基地局４−３が設置された場所の緯度及び経度であっても良い。

移動ノード５の無線通信部２２にて基地局４−３の基地局ＩＤが受信されると、受信された基地局ＩＤが無線制御部２３によって基地局接続情報格納部２５に格納され、格納された基地局ＩＤ、転送経路情報を構成するパケットデータの送信先最上位ルータ番号及びユーザ情報格納部２４に格納されている移動体識別子と、それらの情報と秘密鍵とから生成される第１の認証コードとから、経路更新通知データ作成部２１によって認証パケットデータである経路更新通知データが作成される（ステップＳ５）。ここで、送信先最上位ルータ番号とは、ルータ１が保持する固有の識別番号であり、ルータ１のＩＰアドレス等である。

経路更新通知データが作成されると、作成された経路更新通知データが無線通信部２２によって基地局４−３へ送信される（ステップＳ６）。そして、送信された経路更新通知データが基地局４−３にて受信されると（ステップＳ７）、受信された経路更新通知データが認証付きルータ３−２へ送信される（ステップＳ８）。

送信された経路更新通知データが認証付きルータ３−２の基地局通信部１１にて受信されると（ステップＳ９）、受信された経路更新通知データは基地局通信部１１からパケット転送部１２へ出力され、パケット転送部１２に入力された経路更新通知データは、経路更新通知データ処理部１４へ転送される。

経路更新通知データ処理部１４に経路更新通知データが入力されると、まず当該経路更新通知データについての認証がユーザ認証部１５によって行われる。

ユーザ認証部１５によって、経路更新通知データに含まれる移動体識別子を検索キーとして、ユーザ情報格納部１８に予め格納されているユーザ情報が検索され、検索されたユーザ情報に含まれる秘密鍵を用いて第２の認証コードの計算が行われ、計算された第２の認証コードと経路更新通知データに含まれる第１の認証コードとが比較される（ステップＳ１０）。

ユーザ情報の検索が失敗した場合や、計算された第２の認証コードと経路更新通知データに含まれる第１の認証コードとが一致しない場合、当該経路更新通知データは不正なデータと認識され、処理は終了する。

一方、計算された第２の認証コードと経路更新通知データに含まれる第１の認証コードとが一致した場合は、次に当該経路更新通知データに含まれる基地局ＩＤが自ルータである認証付きルータ３−２の配下に接続されている基地局のＩＤであるかどうかが基地局管理部１６によって判断される（ステップＳ１１）。

基地局管理部１６によって、経路更新通知データに含まれる基地局ＩＤと、基地局情報格納部１９に予め格納されている自ルータの配下に接続されている基地局の基地局ＩＤとが一致するかどうかが判断され、一致すると判断された場合、その旨が経路更新通知データ処理部１４に通知され、経路更新通知データ処理部１４によってパケット転送部１２に対して当該経路更新通知データに基づいて経路を作成するように指示される。

そして、パケット転送部１２にて、上位ルータであるルータ２−１から送信されてきた移動ノード５宛てのパケットデータの経路が生成あるいは更新される（ステップＳ１２）。この場合、移動ノード５の経路更新通知データが基地局４−３経由で受信されているため、ルータ２−１から送信されてきた移動ノード５宛てのパケットデータの経路として基地局４−３へ送信する経路が経路表格納部１７に格納される。

一方、経路更新通知データに含まれる基地局ＩＤと、基地局情報格納部に予め格納されている自ルータの配下に接続されている基地局ＩＤとが一致しないと判断された場合、当該経路更新通知データは不正なデータと認識され、処理は終了する。

その後、上位ルータ通信部１３によって、上位ルータであるルータ２−１へ経路更新通知データが送信される（ステップＳ１３）。

ルータ２−１にて経路更新通知データが受信されると（ステップＳ１４）、ルータ２−１内の経路表が経路更新通知データに基づいて更新される（ステップＳ１５）。

（第２の実施の形態）
以下に、無線通信認証システムの実施の他の形態として、ＩＥＥＥ８０２．１ｘのプロトコルを用いた無線ＬＡＮ基地局への接続認証を行う場合を例に挙げて説明する。

図５は、本発明の無線通信認証システムの第２の実施の形態を示す図である。

本形態は図５に示すように、外部ネットワーク４０に接続されるルータ３１−１，３１−２と、ルータ３１−１の配下に接続される基地局３２−１〜３２−４と、ルータ３１−２の配下に接続される基地局３２−５〜３２−８と、本システムを使用して外部ネットワーク４０との間にてパケットデータの送受信を行う移動ノード３３と、ルータ３１−１，３１−２にそれぞれ接続される認証サーバであるＲＡＤＩＵＳ（Remote Authentication Dial-In User Service）サーバ３４−１，３４−２とから構成されている。なお、ＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１，３４−２は、ネットワーク資源の利用の可否の判断（認証）と、利用の事実の記録（アカウンティング）とを実現するプロトコルを有するサーバであり、また、ルータ３１−１，３１−２を介さずに基地局３２−１〜３２−８に接続されるものであっても良い。

図６は、図５に示した無線通信システムにおけるＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１の構成を示す図である。

図５に示したＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１は図６に示すように、図１に示したルータ３１−１と通信を行う通信制御部４１と、ＲＡＤＩＵＳプロトコルに基づき基地局３２−１〜３２−４との間において認証処理を行うＲＡＤＩＵＳ処理部４２と、ＲＡＤＩＵＳプロトコルでカプセル化されたＥＡＰ（PPP Extensible Authentication Protocol：ＰＰＰを拡張し、認証方式を備えたプロトコル）データを解析するＥＡＰ処理部４３と、ＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１に接続されるルータ３１−１の配下に接続される基地局の情報を予め格納している基地局情報格納部４７と、基地局情報格納部４７に格納されている基地局の情報を管理する基地局管理部４５と、本システムの使用が許可されているユーザの情報（ユーザ名、秘密鍵等）が予め格納されているユーザ情報格納部４６と、ユーザ情報格納部４６に格納されているユーザ情報を管理し、ユーザの認証を行うユーザ認証部４４とから構成されている。なお、ＲＡＤＩＵＳサーバ３４−２についても、接続されるルータについては異なるが、構成及び内部で行われる処理についてはＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１と同様である。

図７は、図５に示した無線通信システムにおける移動ノード３３の構成を示す図である。

図５に示した移動ノード３３は図７に示すように、図５に示した基地局３２−１〜３２−８との間において無線を用いて通信を行う無線通信部５１と、基地局３２−１〜３２−８に接続するための情報を格納する基地局接続情報格納部５５と、基地局接続情報格納部５５に格納されている基地局３２−１〜３２−８への接続情報を管理し、無線通信部５１を制御する無線制御部５３と、ユーザ名や秘密鍵等のユーザ情報を予め格納するユーザ情報格納部５４と、ユーザ情報格納部５４に格納されているユーザ情報を管理し、その情報を用いてＥＡＰの認証用パケットを作成するＥＡＰ処理部５２とから構成されている。

以下に、図５〜７に示した無線通信認証システムにおける無線通信認証方法について説明する。

図８は、図５〜７に示した無線通信認証システムにおける無線通信認証方法を説明するためのシーケンス図である。ここで、ルータ３１−１については、以下に記述するパケットデータが通るルートとなっているが、ルータ３１−１内部にて特に処理が行われないため、図８には記述しない。

現在移動ノード３３は基地局３２−２がカバーするエリアに存在する。移動ノード３３によって、基地局３２−２との接続が確立され、基地局３２−２が有する固有の識別番号である基地局ＩＤを要求する信号が送信される（ステップＳ３１）。

基地局ＩＤを要求する信号が移動ノード３３から送信されると、送信された信号が基地局３２−２にて受信される（ステップＳ３２）。

基地局３２−２にて基地局ＩＤを要求する信号が受信されると、固有の識別番号である基地局ＩＤが移動ノード３３へ送信され（ステップＳ３３）、送信された基地局ＩＤが移動ノード３３にて受信される（ステップＳ３４）。ここで、基地局ＩＤとは、基地局を識別できる固有の番号であれば良く、ＩＰアドレス等が用いられる。

移動ノード３３の無線通信部５１にて基地局３２−２の基地局ＩＤが受信されると、
受信された基地局ＩＤが無線制御部５３によって基地局接続情報格納部５５に格納され、格納された基地局ＩＤがＥＡＰ処理部５２に通知される。

その後、ＥＡＰ処理部５２によってＩＥＥＥ８０２．１ｘに基づく認証処理を開始するためにＥＡＰＯＬ（EAP over LAN）開始パケットが作成され（ステップＳ３５）、作成されたＥＡＰＯＬ開始パケットが無線通信部５１から基地局３２−２へ送信される（ステップＳ３６）。送信されたＥＡＰＯＬ開始パケットが基地局３２−２にて受信されると（ステップＳ３７）、受信されたＥＡＰＯＬ開始パケットに応じた認証要求タイプのＥＡＰ要求パケットが基地局３２−２から移動ノード３３へ送信され（ステップＳ３８）、送信されたＥＡＰ要求パケットが移動ノード３３にて受信される（ステップＳ３９）。なお、上述したＥＡＰＯＬ開始パケット及びＥＡＰ要求パケットについては、既存のパケットが使用されるため、それらの内容についてはここでは記述しない。

ＥＡＰ要求パケットが移動ノード３３の無線通信部５１にて受信されると、基地局接続情報格納部５５に格納された基地局ＩＤ、ルータ３１−１に登録される転送経路情報を構成するパケットデータの送信先情報及びユーザ情報格納部５４に格納されているユーザ名、シーケンス番号、及びそれらの情報と秘密鍵とから生成される第１の認証コードとから、ＥＡＰ処理部５２によって経路更新通知データである認証パケットデータであるＥＡＰ応答パケットが作成される（ステップＳ４０）。ここで、パケットデータの送信先情報とは、移動ノード３３から送信されるパケットデータの宛先が有する固有の識別番号であり、宛先のＩＰアドレス等である。

ＥＡＰ応答パケットが作成されると、作成されたＥＡＰ応答パケットが無線通信部５１によって基地局３２−２へ送信される（ステップＳ４１）。そして、送信されたＥＡＰ応答パケットが基地局３２−２にて受信されると（ステップＳ４２）、受信されたＥＡＰ応答パケットがＲＡＤＩＵＳアクセス要求パケットにカプセル化され（ステップＳ４３）、基地局３２−２からＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１へ送信される（ステップＳ４４）。

ＲＡＤＩＵＳアクセス要求パケットがＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１の通信制御部４１にて受信されると（ステップＳ４５）、受信されたＲＡＤＩＵＳアクセス要求パケットがＲＡＤＩＵＳ処理部４２に渡され、ＲＡＤＩＵＳ処理部４２にてＲＡＤＩＵＳ要求パケットからＥＡＰ応答パケットが取り出される（ステップＳ４６）。

取り出されたＥＡＰ応答パケットは、ＲＡＤＩＵＳ処理部４２からＥＡＰ処理部４３へ出力され、ＥＡＰ処理部４３に入力されたＥＡＰ応答パケットが正当のユーザから送信されたものかどうかが判断される。

まず、ユーザ認証部４４によって、ＥＡＰ応答パケットに含まれるユーザ名を検索キーとして、ユーザ情報格納部４６に予め格納されているユーザ情報が検索され、検索されたユーザ情報に含まれる秘密鍵を用いて第２の認証コードの計算が行われ、計算された第２の認証コードとＥＡＰ応答パケットに含まれる第１の認証コードとが比較される（ステップＳ４７）。

ユーザ情報の検索が失敗した場合や、計算された第２の認証コードとＥＡＰ応答パケットに含まれる第１の認証コードとが一致しない場合、当該ＥＡＰ応答パケットは不正なデータと認識され、処理は終了する。

一方、計算された第２の認証コードとＥＡＰ応答パケットに含まれる第１の認証コードとが一致した場合は、次に当該ＥＡＰ応答パケットに含まれる基地局ＩＤが自ルータであるルータ３１−１の配下に接続されている基地局のＩＤであるかどうかが基地局管理部４５によって判断される（ステップＳ４８）。

基地局管理部４５によって、ＥＡＰ応答パケットに含まれる基地局ＩＤと、基地局情報格納部４７に予め格納されているＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１に接続されているルータ３１−１の配下に接続されている基地局の基地局ＩＤとが一致するかどうかが判断され、一致すると判断された場合、その旨がＥＡＰ処理部４３に通知され、ＥＡＰ処理部４３によってＲＡＤＩＵＳ処理部４２に対して認証成功が通知され、通信制御部４１を介して基地局３２−２へＲＡＤＩＵＳアクセス許可パケットが送信される（ステップＳ４９）。なお、このときにＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１から基地局３２−２へ送信されたＲＡＤＩＵＳアクセス許可パケットが通るルートであるルータ３１−１において、移動ノード３３による本システムへの接続が許可されたことが認識され、外部ネットワーク４０から送信された移動ノード３３宛てのパケットデータについては基地局３２−２へ転送されるように経路表が更新される。

ＲＡＤＩＵＳアクセス許可パケットが基地局３２−２にて受信されると（ステップＳ５０）、基地局３２−２によってＥＡＰ認証成功パケットが移動ノード３３へ送信され（ステップＳ５１）、移動ノード３３にてＥＡＰ認証成功パケットが受信され（ステップＳ５２）、移動ノード３３と外部ネットワーク４０との間におけるパケット通信が開始される。

このように、認証機能がルータ３１−１，３１−２内に存在しない場合であっても、ルータ３１−１，３１−２それぞれの近隣に認証サーバをそれぞれ設けることにより、高速の認証処理が可能となる。

なお、認証実行時に認証サーバであるＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１，３４−２から基地局３２−１〜３２−８及び移動ノード３３へ暗号化鍵を送信するものであっても良い。

また、図１１に示したＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１，３４−２については、他の認証プロトコルを使用したサーバであっても良い。

さらに、図５及び図１１に示したルータ１，２−１，２−２，３１−１，３１−２、認証付きルータ３−１〜３−４、ＲＡＤＩＵＳサーバ３４−１，３４−２及び基地局４−１〜４−８，３２−１〜３２−８の数及び階層数のついては、上述した数及び階層数に限らない。

本発明の無線通信認証システムの第１の実施の形態を示す図である。 図１に示した無線通信認証システムにおける認証付きルータの構成を示す図である。 図１に示した無線通信システムにおける移動ノードの構成を示す図である。 図１〜３に示した無線通信認証システムにおける無線通信認証方法を説明するためのシーケンス図である。 本発明の無線通信認証システムの第２の実施の形態を示す図である。 図５に示した無線通信システムにおけるＲＡＤＩＵＳサーバの構成を示す図である。 図５に示した無線通信システムにおける移動ノードの構成を示す図である。 図５〜７に示した無線通信認証システムにおける無線通信認証方法を説明するためのシーケンス図である。 移動ノードが接続される従来のホストルーティングを用いた階層型ネットワークを示す図である。 図９に示した従来のホストルーティングを用いた階層型ネットワークにおける無線通信認証方法を説明するためのシーケンス図である。 認証サーバの役割も担うルータを使用した無線通信認証システムの一例を示す図である。 図１１に示した無線通信認証システムにおける無線通信認証方法を説明するためのシーケンス図である。

符号の説明

１，２−１，２−２，３１−１，３１−２ ルータ
３−１〜３−４ 認証付きルータ
４−１〜４−８，３２−１〜３２−８ 基地局
５，３３ 移動ノード
１０，４０ 外部ネットワーク
１１ 基地局通信部
１２ パケット転送部
１３ 上位ルータ通信部
１４ 経路更新通知データ処理部
１５，４４ ユーザ認証部
１６，４５ 基地局管理部
１７ 経路表格納部
１８，２４，４６，５４ ユーザ情報格納部
１９，４７ 基地局情報格納部
２１ 経路更新通知データ作成部
２２，５１ 無線通信部
２３，５３ 無線制御部
２５，５５ 基地局接続情報格納部
３４−１，３４−２ ＲＡＤＩＵＳサーバ
４１ 通信制御部
４２ ＲＡＤＩＵＳ処理部
４３，５２ ＥＡＰ処理部

Claims (7)

1. 基地局に接続された移動ノードが送信する認証パケットデータを、下層ルータに接続される認証装置、又は、下層ルータ内に設置される認証装置が認証する無線通信認証システムであって、
   前記認証パケットデータは移動体識別子を含む認証対象データと、前記認証対象データに基づき計算される認証コードにより構成され、
   前記移動ノードは、該移動ノードと接続されている基地局が有する固有の識別番号を取得し、前記識別番号を前記認証対象データに含めて前記認証パケットデータを作成し、前記認証パケットデータを前記基地局を介して認証装置に送信し、
   前記認証装置は、該認証装置が管理対象とする基地局が有する固有の識別番号を保持し、前記認証パケットデータに含まれる認証対象データの認証コードを計算し、前記認証パケットデータに含まれる認証コードと計算により得られた認証コードが一致し、かつ前記認証対象データに含まれた前記移動ノードと接続されている基地局が有する固有の識別番号と前記保持された識別番号とが一致した場合に認証成功と判定することを特徴とする無線通信認証システム。
2. 請求項１に記載の無線通信認証システムにおいて、前記認証装置が前記下層ルータ内に設置される場合であって、前記認証パケットデータは、前記外部ネットワークと前記基地局の間の通信経路上に設けられたルータが有する経路表に、前記移動ノードへ送信されるパケットデータの転送経路情報を登録するための経路更新通知データであることを特徴とする無線通信認証システム。
3. 請求項１に記載の無線通信認証システムにおいて、前記認証パケットデータは、前記移動ノードへ送信されるパケットデータの前記基地局による転送を有効化するためのデータであることを特徴とする無線通信認証システム。
4. 請求項１に記載の無線通信認証システムにおいて、前記認証装置が前記ルータに接続される場合、前記認証パケットデータは、ＩＥＥＥ８０２．１Ｘで用いられるＥＡＰ応答パケットであることを特徴とする無線通信認証システム。
5. 請求項１乃至４のいずれか1項に記載の無線通信認証システムにおいて、前記認証コードの計算を、前記認証装置と前記移動ノードが共有する情報と前記認証対象データに基づき行うことを特徴とする無線通信認証システム。
6. 請求項１、３乃至５のいずれか1項に記載の無線通信認証システムにおいて、前記認証装置は、ＲＡＤＩＵＳサーバであることを特徴とする無線通信認証システム。
7. 請求項１乃至６のいずれか1項に記載の無線通信認証システムにおいて、前記基地局が有する固有の識別番号は、前記基地局が設置された場所の緯度及び経度であることを特徴とする無線通信認証システム。

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