JP2001177514A - 通信方法および通信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 秘匿性が保証されないネットワークにおいて
鍵を使用した暗号通信を行う場合に鍵交換を高速で行う
こと。 【解決手段】 第三者から盗聴される恐れが少ない秘匿
性が保証されたネットワークを用いて交換した鍵を暗号
通信の鍵として使用することによって、鍵自体に強度の
高い暗号処理を行う必要をなくし、鍵交換処理にかかる
処理量を削減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばインター
ネットのような秘匿性が保証されないネットワークにお
いて鍵を使用した暗号通信として好適な、通信方法およ
び通信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、インターネットの普及にともなっ
て、様々な情報通信がインターネット上で行われてい
る。インターネット上で通信される情報には、ホームペ
ージのような広く一般に公開する目的を有する情報もあ
れば、例えば商取引や個人情報などの秘密を要する情報
もある。しかしながら、インターネットの通信プロトコ
ルであるＴＣＰ／ＩＰそのものには、データの改竄や盗
聴を防ぐセキュリティの仕組みは備わっていないので、
インターネットにおいて行う通信の秘匿性は保証されて
いない。そこで、秘密を要する通信を行うための技術と
して、暗号技術や、認証技術、トンネリング技術などを
利用し、インターネット上においても専用線と同様の安
全性および利便性を有する通信を実現する仮想私設網
（Virtual Private Network：ＶＰＮ）が提案された。

【０００３】このような仮想私設網ＶＰＮのクライアン
トが、例えば電話などの通信端末を用いてインターネッ
ト接続する場合について、図９を参照しながら説明す
る。図９においては、ＶＰＮ対応ルータ２をセキュリテ
ィゲートウェイ（Security GateWay：ＳＧＷ）として、
クライアント１とサーバ側のネットワークであるＬＡＮ
（Local Area Network）２０１間において仮想私設網Ｖ
ＰＮが構築されている。ここで、クライアント１は、移
動機３を用いて移動網３１０にあるアクセスポイント３
１１に接続（いわゆるダイアルアップ接続）し、インタ
ーネット３２０を介してＬＡＮ２０１と通信を行うこと
ができるようになっている。このような仮想私設網ＶＰ
Ｎを構築するための技術として、ＩＰｓｅｃ（IP Secur
ity Protocol）というＩＰ（Internet Protocol)層にお
いてプライバシーや認証サービスを提供するためのプロ
トコルが提案されている。

【０００４】ＩＰｓｅｃにおいては、認証・暗号化のア
ルゴリズムや鍵管理の仕組みをＩＰｓｅｃのプロトコル
自体から切り離しているので、ＩＰｓｅｃで通信を行う
クライアント・サーバ間では、通信に先立って認証・暗
号化のアルゴリズムや使用する鍵を決定してその情報を
共有しなくてはならない。このようなクライアント・サ
ーバ間の関係を確立することを、「ＳＡ（Security Ass
ociation）確立」という。このようなＳＡ確立によっ
て、図９に示すようにクライアント１とルータ２間にお
いて共通の情報を所有し、クライアント１およびルータ
２は、認証・暗号化のアルゴリズムや使用する鍵および
その寿命、通信の相手方を特定できるようになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、暗号技術と
しては、公開鍵暗号方式と共通（秘密）鍵暗号方式が広
く知られている。公開鍵暗号方式は、暗号化と復号化で
異なる鍵を使用する方式であり、鍵の一方を広く一般に
公開し（公開鍵）、他方をクライアントが保有して秘密
鍵として管理する。この方式では、公開鍵で暗号化され
た情報は秘密鍵でしか復号できず、秘密鍵で暗号化され
た情報は公開鍵できか復号できないという特徴がある。
代表的なものとしては、ＲＳＡなどが知られている。一
方、共通鍵暗号方式は、暗号化と復号化で共通の鍵を使
用する方式であり、通信を行う２点間で共通鍵を秘密に
管理する。

【０００６】一般的に、公開鍵暗号方式は共通鍵暗号方
式に比べて著しく処理負荷が高いので、共通鍵暗号方式
が広く普及しているが、共通鍵暗号方式を用いた場合に
は、一定量のサンプルデータがあれば一定の時間をかけ
て解読することが可能であると言われている。すなわ
ち、暗号を終端する２点間において共有する共通鍵とし
て常に同じものを使用して暗号通信を行うと、一定の時
間をかけて暗号を第三者に解読されてしまうおそれがあ
る。従って、クライアント１００とルータ２００と間で
新しいセッションを生成する際や、一定時間あるいは一
定データ転送毎に新たな共通鍵を生成して交換する必要
がある。

【０００７】ここで、鍵交換技術としては、インターネ
ット・キー・エクスチェンジ（Internet Key Exchang
e：ＩＫＥ）という、インターネット標準の鍵交換アル
ゴリズムがある。ＩＫＥは、ディフィーヘルマンの鍵交
換法をベースにしており、次のような鍵交換を行う。予
め通信を行う２点間では、大きな素数ｎと生成元ｇを決
定しておく。そして、一方はｎ未満の正の乱数ｒ１を発
生させ、他方はｎ未満の正の乱数ｒ２を発生させる。乱
数ｒ１を発生させた側は、ｇ^r1ｍｏｄ（ｎ）を計算し、
乱数ｒ２を発生させた側はｇ^r2ｍｏｄ（ｎ）を計算し
て、インターネット上で交換する。そして、乱数ｒ１を
発生させた側は、乱数ｒ１と他方から受信したｇ^r2ｍｏ
ｄ（ｎ）を用いてｇ^r1r2ｍｏｄ（ｎ）を計算し、乱数ｒ
２を発生させた側は、乱数ｒ２と他方から受信したｇ^r1
ｍｏｄ（ｎ）を用いてｇ^r1r2ｍｏｄ（ｎ）を計算し、こ
の両者が得たｇ^r1r2ｍｏｄ（ｎ）を合意した鍵とする。

【０００８】しかしながら、上述したＩＫＥでは、ｇ
^r1r2ｍｏｄ（ｎ）を取得するために膨大な量の計算が必
要になり、ＳＡ確立時に行う鍵交換に数十秒を要する。
この演算で十分な暗号として強度の鍵を得るためには、
ｎの値として、３００桁程度の素数を用いる必要がある
からである。このように、秘匿性が保証されないネット
ワークにおいて鍵を使用した暗号通信を行う場合は、鍵
交換に時間がかかってしまうという問題があった。

【０００９】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、秘匿性が保証されないネットワー
クにおいて鍵を使用した暗号通信を行う場合に、鍵交換
を高速で行うことが可能な通信方法および通信装置を提
供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１に記載の発明は、秘匿性が保証されな
い第１のネットワークにおいて鍵を使用した暗号通信を
行う通信方法であって、通信の相手方と前記暗号通信に
用いる鍵の交換を開始する鍵交換開始段階と、前記相手
方と、秘匿性が保証された第２のネットワークにおける
接続を開始する接続開始段階と、前記第２のネットワー
クにおいて前記相手方と鍵交換を行う鍵交換段階と、前
記鍵交換段階で交換した鍵を前記暗号通信に用いる鍵と
して決定する鍵決定段階とを備えることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の通信方法であ
って、前記鍵交換段階は、交換する前記鍵を暗号化する
場合であっても強度の高い暗号化処理は行わないことを
特徴とする。請求項３に記載の発明は、請求項１記載の
通信方法であって、前記鍵交換が終了すると前記第２の
ネットワークにおける接続を終了する接続終了段階を備
えることを特徴とする。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
通信方法であって、前記鍵交換開始段階は、前記相手方
に鍵交換要求を行い、前記鍵交換段階は、前記鍵交換要
求に応じた前記相手方からの要求に基づいて前記鍵交換
を行うことを特徴とする。請求項５に記載の発明は、請
求項１記載の通信方法であって、前記第１のネットワー
クと前記第２のネットワークにおいて、異なる識別子で
前記相手方をそれぞれ識別する場合は、前記鍵交換開始
段階は、前記相手方から前記識別子とは別体系の識別情
報を受信し、当該識別情報と対応付けた後に鍵交換を開
始し、前記鍵交換段階は、前記相手方から前記識別情報
を受信し、交換した前記鍵と当該識別情報と対応付け、
前記鍵決定段階は、前記識別情報に基づいて前記第１に
ネットワークにおける相手方と、前記第２のネットワー
クにおける相手方とを一致させて暗号鍵を決定すること
を特徴とする。

【００１２】請求項６に記載の発明は、秘匿性が保証さ
れない第１のネットワークにおける通信処理を行う第１
の通信処理手段と、秘匿性が保証された第２のネットワ
ークにおける通信処理を行う第２の通信処理手段とを備
え、前記第１のネットワークにおいて鍵を使用した暗号
通信を行う通信装置であって、前記第１の通信処理手段
は、前記暗号通信に用いる鍵を管理する管理手段と、管
理された前記鍵を用いて暗号処理を行う暗号処理手段と
を備え、前記第２の通信処理手段は、前記管理手段の指
示に基づいて、前記第２のネットワークにおいて通信の
相手方と交換した鍵を前記管理手段に通知する鍵交換手
段を備え、前記管理手段は、通知された前記鍵を前記暗
号通信に用いる鍵として決定することを特徴とする。請
求項７に記載の発明は、請求項６記載の通信装置であっ
て、前記鍵交換手段は、交換する前記鍵を暗号化する場
合であっても強度の高い暗号化処理は行わないことを特
徴とする。請求項８に記載の発明は、請求項６記載の通
信装置であって、前記管理手段は、前記鍵交換が終了す
ると前記第２のネットワークにおける接続を終了するこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項９に記載の発明は、請求項６記載の
通信装置であって、前記第１の通信処理部は、前記第１
のネットワークにおける通信を行うための第１の回線接
続を行う第１の回線制御手段を備え、前記第２の通信処
理部は、前記第２のネットワークにおける通信を行うた
めの第２の回線接続を行う第２の回線制御手段を備え、
前記第１の回線と前記第２の回線は、異なる接続先に同
時に接続することができることを特徴とする。請求項１
０に記載の発明は、請求項６記載の通信装置であって、
前記第１のネットワークと前記第２のネットワークにお
いて、異なる識別子で前記相手方に識別されている場合
は、前記第１の通信処理手段は、前記相手方に対して前
記識別子とは別体系の識別情報を送信した後、当該識別
情報と対応付けた後に鍵交換を開始し、前記第２の通信
処理手段は、前記相手方に対して前記識別情報を送信し
た後、前記鍵交換を行うことを特徴とする。請求項１１
に記載の発明は、請求項６記載の通信装置であって、前
記管理手段は、前記相手方から鍵交換要求があった場合
に前記鍵交換を開始することを特徴とする。

【００１４】請求項１２に記載の発明は、請求項６記載
の通信装置であって、前記第１のネットワークと前記第
２のネットワークにおいて、異なる識別子で前記相手方
をそれぞれ識別する場合は、前記第１の通信処理手段
は、前記相手方から前記識別子とは別体系の識別情報を
受信した後、当該識別情報と対応付けた後に鍵交換を開
始し、前記第２の通信処理手段は、前記相手方から前記
識別情報を受信した後、交換した前記鍵と当該識別情報
と対応付け、前記管理手段は、前記識別情報に基づいて
前記第１のネットワークにおける相手方と、前記第２の
ネットワークにおける相手方とを一致させて暗号鍵を決
定することを特徴とする。請求項１３に記載の発明は、
請求項６記載の通信装置であって、前記管理手段は、前
記鍵交換の要否を判断し、前記相手方に対して鍵交換要
求を行う鍵交換要求手段を備えることを特徴とする。

【００１５】請求項１４に記載の発明は、秘匿性が保証
されないネットワークにおいて鍵を使用した暗号通信を
行う通信装置であって、前記暗号通信に用いる鍵を管理
する管理手段と、管理された前記鍵を用いて暗号処理を
行う暗号処理手段とを備え、前記管理手段は、秘匿性が
保証されたネットワークにおける通信処理を行う他装置
に対して、通信の相手方と鍵を交換することを指示し、
前記指示に基づいて前記他装置から通知された前記鍵を
前記暗号通信に用いる鍵として決定することを特徴とす
る。請求項１５に記載の発明は、秘匿性が保証されたネ
ットワークにおける通信処理を行う通信装置であって、
秘匿性が保証されないネットワークにおいて鍵を使用し
た暗号通信を行う他装置からの指示に基づき通信の相手
方と鍵交換を行う鍵交換手段と、交換した前記鍵を前記
他装置に通知する通知手段とを備えることを特徴とす
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。

【００１７】［１．実施形態の構成］ ［１−１．概要構成］まず、図１を参照しながら、本実
施形態の概要構成について説明する。本実施形態では、
クライアント１００は、マルチコール対応の移動機３０
０を用いて、ルータ２００をセキュリティゲートウェイ
とするＬＡＮ２０１との仮想私設網ＶＰＮを構築する。
ここで、「マルチコール対応」とは、一つの移動機で異
なる接続先に同時に接続することができるものをいう。
本実施形態では、移動機１００は、移動網３１０に属し
ており、後述するように第１回線および第２回線の二つ
の回線を同時に張ることができ、異なる接続先に同時に
接続することができるようになっている。

【００１８】移動網３１０上には、アクセスポイント３
１１が設けられており、本実施形態では、移動網３１０
に属する移動機３００からインターネット３２０への接
続点となっている。本実施形態においてルータ２００
は、インターネット３２０と専用線で接続されている。
移動網３１０は、他の公衆回線網であるＩＳＤＮ（Inte
grated Services Digital Network）３３０にも接続さ
れており、移動機１００は、ＩＳＤＮ３３０に接続され
るルータ２００と回線を張ることができるようになって
いる。これにより本実施形態では、クライアント１００
とルータ２００間の広域網ＷＡＮ（WideArea Network）
を構築できるようになっている。このように、クライア
ント１００とルータ２００とは、インターネット３２０
に接続して仮想私設網ＶＰＮを構築すると同時に、ＩＳ
ＤＮ３３０に接続して広域網ＷＡＮを構築できるように
なっている。

【００１９】ところで、図１に示す網のうち、移動網３
１０およびＩＳＤＮ３３０は、盗聴などの恐れが比較的
少ない安全性が高く、秘匿性が保証されているネットワ
ークであるのに対して、インターネット３２０は盗聴な
どの恐れが比較的大きく、安全性が低く秘匿性が保証さ
れてないネットワークである。従来技術において説明し
たように、インターネット３２０上に構築する仮想私設
網ＶＰＮにおいては、ＩＰパケットを暗号化するＩＰｓ
ｅｃをプロトコルとして用いるが、暗号化のための鍵交
換もインターネット３２０上で行うと、鍵自体を強度の
高い暗号処理を行わなければならず大変時間がかかって
しまうという問題がある。そこで、本実施形態では、秘
匿性が保証された移動網３１０およびＩＳＤＮ３３０上
に構築する広域網ＷＡＮを用いて鍵交換を行う。広域網
ＷＡＮにおける通信は第三者から盗聴される恐れが少な
いので、鍵自体に強度の高い暗号処理を行う必要がない
ので、処理量を大幅に削減し、高速な鍵交換を行うこと
ができるようになる。

【００２０】［１−２．機能構成］以下、上述したよう
な高速鍵交換を実現するための具体的な機能構成につい
て説明する。

【００２１】［１−２−１．クライアントの機能構成］
図２は、クライアント１００の機能構成を示すブロック
図であり、この図に示すようにクライアント１００は、
移動機３００とのインターフェイス（Ｉ／Ｆ）１０１、
第１通信処理部１１０、および第２通信処理部１２０を
備えている。そして、第１通信処理部１１０は、第１回
線制御部１１１、ＩＰｓｅｃ処理部１１２、ＳＡ管理部
１１３、およびＳＡ記憶部１１４を備えており、第２通
信処理部１２０は、鍵交換処理部１２２および第２回線
制御部１２１を備えている。なお、図２に示す機能構成
は、アプリケーションによって実現されるものであり、
クライアント１００の装置構成そのものは、汎用のパー
ソナルコンピュータやＰＤＡでよい。

【００２２】上述したように、移動機３００は、異なる
接続先に同時に回線接続することができるマルチコール
対応機であり、本実施形態では、一方の回線を第１回線
と呼び、もう一方の回線を第２回線と呼ぶ。そして、ク
ライアント１００は、移動機３００の第１回線を用いて
仮想私設網ＶＰＮにおける通信を行い、第２回線を用い
て広域網ＷＡＮにおける通信を行う。図２において、第
１回線制御部１１１は、移動機３００における第１回線
の呼制御を行う機能をもち、第２回線制御部１２１は、
移動機３００における第２回線の呼制御を行う機能をも
つ。

【００２３】ＩＰｓｅｃ処理部１１２は、第１回線を用
いて通信が行われる仮想私設網ＶＰＮのプロトコルであ
るＩＰｓｅｃを終端する機能をもち、ルータ２００との
間で確立したＳＡに従ってＩＰパケットの暗号化や複合
化などを行うものである。ＳＡ管理部１１３は、ルータ
２００との間におけるＳＡ確立および確立したＳＡの管
理を行う機能をもち、ＳＡを構成する情報（認証・暗号
化のアルゴリズムや使用する鍵およびその寿命、通信の
相手方など）や、第１回線および第２回線を用いて通信
を行うための接続先やプロトコルなどの設定情報を記憶
するＳＡ記憶部１１４を管理する機能を有する。実施形
態では、第１回線を用いて通信行う仮想私設網ＶＰＮの
プロトコルとしてＩＰｓｅｃを用い、第２回線において
通信を行う広域網ＷＡＮのプロトコルとしてＩＰ（Inte
rnet Protocol)を用いるものとする。また、仮想私設網
ＶＰＮによる通信を開始するための第１回線における接
続先はアクセスポイント３１１であり、広域網ＷＡＮに
よる通信を開始するための第２回線における接続先はル
ータ２００である。鍵交換処理部１２２は、第２回線を
用いて行う鍵交換にかかる処理を行う機能をもつ。鍵交
換にかかるプロトコルについては、周知のプロトコルの
うち計算量の少ないものを用いればよい。鍵自体を暗号
化せずに平文で送信するものであってもよいし、鍵自体
を暗号化するものであれば、例えばＤＥＳのように計算
量の少ないものを用いればよい。

【００２４】このように、クライアント１００は、マル
チコールに対応する移動機３００の回線制御を行う機能
と、各回線接続によって構築されたネットワークのう
ち、一方を用いて暗号通信を行い、他のネットワークを
用いて鍵交換処理を行う機能を備えて構成されている。

【００２５】［１−２−２．ルータの機能構成］図３
は、ルータ２００の機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、ルータ２００は、第１通信処理部
２１０、第２通信処理部２２０および、ＬＡＮ接続イン
ターフェイス（Ｉ／Ｆ）２３０を備えている。

【００２６】第１通信処理部２１０は、インターネット
３２０と接続され、本実施形態では仮想私設網ＶＰＮに
よる通信処理を行うものであり、第１ポート２１１、Ｉ
Ｐｓｅｃ処理部２１２、ＳＡ管理部２１３、およびＳＡ
記憶部２１４を備えている。第１ポート２１１は、イン
ターネット３２０と専用線で接続するインターフェイス
であり、ＩＰｓｅｃ処理部２１２は、仮想私設網ＶＰＮ
のプロトコルであるＩＰｓｅｃを終端する機能を有す
る。ＳＡ管理部２１３は、クライアント１００との間に
おけるＳＡ確立および確立したＳＡの管理を行う機能を
もち、ＳＡを構成する情報（認証・暗号化のアルゴリズ
ムや使用する鍵およびその寿命、通信の相手方など）
や、クライアント１００を特定してＳＡと対応付ける情
報を記憶するＳＡ記憶部２１４を管理する機能を有す
る。ＳＡを構成する情報には通信の相手方が含まれてい
るにもかかわらず、さらに相手方を特定する情報を記憶
するのは、後に詳しく説明するように、第２通信処理部
２２０との関係においてクライアント１００を特定する
必要があるからであり、本実施形態ではクライアント１
００から送信されるユーザＩＤによってクライアント１
００を特定するものとしている。

【００２７】第２通信処理部２２０は、ＩＳＤＮ３３０
と接続され、本実施形態では広域網ＷＡＮによる通信処
理を行うものであり、ＩＳＤＮ３３０との接続を行うイ
ンターフェイスである第２ポート２２１の他、ＩＰ処理
部２２２、クライアント情報記憶部２２３、および鍵交
換処理部２２４を備えている。ＩＰ処理部２２２は、第
２ポート２２１に発呼してきたクライアント１００との
ＰＰＰ接続やＩＰアドレスの割当などの他、クライアン
ト１００との間のＩＰ通信にかかる処理を行う機能をも
ち、ＩＰ処理部２２２においてクライアント１００割り
当てられたＩＰアドレスとクライアント１００から送信
されたユーザＩＤとの対応や交換された鍵などの情報を
記憶するクライアント情報記憶部２２３の管理を行う機
能を有する。鍵交換処理部２２４は、クライアント情報
記憶部２２３に記憶された情報を用いて、クライアント
１００との鍵交換にかかる処理を行う機能を有する。本
実施形態では、鍵交換処理部２２４は、自律的に鍵の生
成・更新・管理を行わず、後に詳しく説明するように、
ＳＡ管理部２１３からの指示に基づいて鍵生成および交
換を行い、鍵交換結果をＳＡ管理部２１３に通知する。

【００２８】このように、本実施形態におけるルータ２
００は、相手方と暗号通信を行う機能と、暗号通信を行
うネットワークとは異なる秘匿性の保証されたネットワ
ークによって鍵交換を行う機能を備えている。

【００２９】［２．実施形態の動作］次に、上記構成を
有する実施形態の動作について説明する。

【００３０】［２−１．概要動作］まず、図４に示すシ
ーケンスを参照しながら、実施形態の概要動作につて説
明する。クライアント１００が仮想私設網ＶＰＮによる
通信を開始させるためには、まず移動機３００の第１回
線を用いてアクセスポイント３１１へＰＰＰ接続を行い
（Ｓ１）、アクセスポイント３１１からＩＰアドレス１
の付与を受ける（Ｓ２）。クライアント１００は、この
ＩＰアドレス１を送信元アドレスとし、ルータ２００の
第１ポート２１１に割り当てられているＩＰアドレスを
送信先アドレスとして、自己のＩＤを第１ポート２１１
へ通知する（Ｓ３）。

【００３１】ルータ２００のＳＡ管理部２１３は、第１
ポート２１１へ通知されたＩＤと対応付けられたＳＡを
ＳＡ記憶部２１４から検索し、鍵交換の必要があるか否
かを判断する。通信開始時においては、いまだＳＡは確
立していないので、ここでは鍵交換の必要があると判断
される。そこで、ＳＡ管理部２１３は、鍵交換要求をク
ライアント１００に送信させ（Ｓ４）、当該鍵交換要求
を行った旨を、クライアント１００のＩＤとともに鍵交
換処理部２２４に通知する（Ｓ５）。

【００３２】一方クライアント１００では、第１回線に
よって受信した鍵交換要求がＳＡ管理部１１３に通知さ
れる。ＳＡ管理部１１３は鍵交換要求に基づいて、鍵交
換処理部１２２に対して第２回線制御部１２１による制
御を開始させ、移動機３００の第２回線を用いてルータ
２００の第２ポート２２１へＰＰＰ接続を行う（Ｓ
６）。そして、ＩＰアドレス２を付与されると（Ｓ
７）、クライアント１００は、このＩＰアドレス２を送
信元アドレスとし、ルータ２００の第２ポート２２１に
割り当てられているＩＰアドレスを送信先アドレスとし
て、自己のＩＤを第２ポート２２１へ通知する（Ｓ
８）。

【００３３】ルータ２００においては、第２ポート２２
１へ通知されたクライアント１００から通知されたＩＤ
と、ステップＳ５においてＳＡ管理部２１３から通知さ
れたＩＤとが一致している場合には、ＳＡ管理部２１３
から送信された鍵交換要求に基づいてクライアント１０
０がＩＤを通知してきたと判断し、鍵交換処理部２２４
は、クライアント１００との鍵交換を行う（Ｓ９）。こ
こで鍵交換は、第２ポート２２１から安全性の高い広域
網ＷＡＮを用いて行うので、鍵自体を耐久性の高い暗号
化する必要はない。ステップＳ９において鍵交換が完了
すると、第２ポート２２１とクライアント１００とのＰ
ＰＰ切断を行い（Ｓ１０）、鍵交換処理部２２４は、鍵
交換結果をクライアント１００のＩＤとともに鍵交換通
知としてＳＡ管理部２１３に通知する（Ｓ１１）。ＳＡ
管理部２１３は、鍵交換通知に含まれるＩＤとステップ
Ｓ３においてクライアント１００から通知されたＩＤと
が一致する場合に、ＳＡ確立のために必要な鍵交換が行
われたと判断して、クライアント１００とのＳＡを確立
する（Ｓ１２）。

【００３４】ステップＳ１２において確立したＳＡの内
容は、ルータ２００においては、ＳＡ記憶部２１４に記
憶される。ＳＡ管理部２１３は、ＳＡに含まれる鍵の寿
命を監視し、再度鍵交換の必要が生じたときは、ステッ
プＳ４以下の処理を再度実行する。これにより、鍵の寿
命に伴ってＳＡが更新されるので、仮想私設網ＶＰＮに
おける通信が解読されることを防止することができる。
ＳＡを更新する際の鍵交換も安全性の高い通信網を用い
て行うので、鍵自体の暗号化に時間がかからず、鍵交換
時間を短縮することができる。

【００３５】［２−２．具体例］次に、図５から図７を
参照しながら、上述した高速鍵交換の具体例およびその
効果について説明する。図５に示す例では、クライアン
ト１００においては、第１回線を用いて仮想私設網ＶＰ
Ｎによる通信を行い、第２回線を用いて鍵交換を行うよ
うに設定されており、ＳＡ記憶部１１４には、各回線に
おける接続先が記憶されている。ここでは、第１回線の
接続先はアクセスポイント３１１であり、番号は「＃１
２３４」と設定されている。また、第２回線の接続先は
ルータ２００の第２ポート２２１であり、番号は「０３
−３２１０−９８７６」と設定されている。

【００３６】クライアント１００がＬＡＮ２０１との仮
想私設網ＶＰＮによる通信を開始するときは、この設定
に基づいて、番号「＃１２３４」へ発呼する。これによ
りアクセスポイント３１１とのＰＰＰ接続を行い、ＩＰ
アドレス１を付与される。この例では、アクセスポイン
ト３１１からクライアント１００に対してＩＰアドレス
「１２３．４５．６７．８」が付与されており、クライ
アント１００は、このアドレスをＩＰアドレス１として
以後第１回線を用いた通信の送信元アドレスとして使用
する。また、ルータ２００の第２ポート２２１はＩＰア
ドレス「９８．７６．５４．３」であり、このＩＰアド
レスを送信先アドレスとして使用する。ＩＰアドレス１
が付与されると、クライアント１００は、第１ポート２
１１に対して自己のＩＤ「Ｃｌｉｅｎｔ」を通知する。
ルータ２００の第１通信処理部２１０では、通知された
ＩＤに対応するＳＡを検索して、鍵交換の要否を判断す
る。ここでは、ＳＡ確立前であるので、鍵交換必要と判
断し、クライアント１００に対して鍵交換要求を行う。
そして、第２通信処理部２２０に対しては、クライアン
ト１００のＩＤ「Ｃｌｉｅｎｔ」とともに鍵交換要求通
知を行う。

【００３７】鍵交換要求をうけたクライアント１００
は、先に説明した設定に基づいて、第２回線を用いて番
号「０３−３２１０−９８７６」へ発呼し、第２ポート
２２１とＰＰＰ接続を行って、ＩＰアドレス２を付与さ
れる。この例では、第２ポート２２１からクライアント
１００に対してＩＰアドレス「１１１．２２．３３．
４」が付与されており、クライアント１００は、このア
ドレスをＩＰアドレス２として以後第２回線を用いた通
信の送信元アドレスとして使用する。ＩＰアドレス２が
付与されると、クライアント１００は、第２ポート２２
１に対して自己のＩＤ「Ｃｌｉｅｎｔ」を通知する。ル
ータ２００の第２通信処理部２２０では、第１通信処理
部２１０から通知されたＩＤ「Ｃｌｉｅｎｔ」と、クラ
イアント１００から通知されたＩＤ「Ｃｌｉｅｎｔ」が
一致するので、先に説明したようにクライアント１００
と鍵交換を行う。この例では、交換された共通鍵は「Ｋ
ｅｙ１」であり、第２通信処理部２２０は、この共通鍵
「Ｋｅｙ１」をＩＤ「Ｃｌｉｅｎｔ」とともに鍵交換通
知として第１通信処理部２１０へ送信する。

【００３８】第１送信処理部２１０では、ＩＤ「Ｃｌｉ
ｅｎｔ」に基づいて、先に鍵交換要求を行ったクライア
ント１００との共通鍵が「Ｋｅｙ１」であることを認識
し、クライアント１００との間のＳＡを確立する。図５
に示す例では、クライアント１００側のＳＡ記憶部１１
４に記憶されるＳＡの内容は、鍵「Ｋｅｙ１」の寿命が
１０分となっており、相手方は第１ポート２１０のＩＰ
アドレス「９８．７６．５４．３」となっている。一
方、ルータ２００側のＳＡ記憶部２１４に記憶されるＳ
Ａの内容は、鍵「Ｋｅｙ１」の寿命が１０分となってお
り、相手方はクライアント１００に付与されたＩＰアド
レス「１２３．４５．６７．８」となっている。

【００３９】ここで、ＩＤ「Ｃｌｉｅｎｔ」の役割は、
ルータ２００内においてクライアント１００を特定する
ために用いられていることがわかる。より具体的には、
ルータ２００には二つの異なるＩＰアドレスを用いて通
信を行うポートがあり、移動機３００も二つの異なる回
線を用いて通信を行い、それぞれ異なるＩＰアドレスが
付与されている。そして、クライアント１００とルータ
２００の間では、お互いにＩＰアドレスで相手を特定す
る異なる通信が並行して行われているので、ルータ２０
０内では、ＩＰアドレスを用いてはクライアント１００
を同一の相手と認識できない。従って、クライアント１
００は、ルータ２００の第１ポート２１１および第２ポ
ート２２１の両方に自己のＩＤ「Ｃｌｉｅｎｔ」を通知
することによって、ルータ２００内でクライアント１０
０が同一の相手であることを認識させることができるの
である。

【００４０】ところで、ルータ２００の第１通信処理部
２１０は、鍵「Ｋｅｙ１」の寿命である１０分が経過す
ると、再度鍵交換要求を行ってＳＡを更新する。共通鍵
暗号方式を用いた場合には、一定量のサンプルデータが
あれば一定の時間をかけて解読することが可能だからで
ある。このように定期的に鍵交換を行うと、移動機３０
０の第１回線および第２回線における通信時間は、図６
に示すような状態になる。すなわち、第１回線による移
動機３００とアクセスポイント３１１間の通信は接続さ
れたまま連続しているのに対して、第２回線による移動
機３００と第２ポート２２１間の通信は鍵交換時のみ接
続されるので断続した状態になる。ところで、アクセス
ポイント３１１と移動機３００間の単位時間あたりの通
信料は、アクセスポイント３１１が移動機３００と同じ
移動網３１０上のノードであるので、移動網３１０およ
びＩＳＤＮ３３０を経由するルータ２００の第２ポート
２２１との通信料と比較して一般的に安くなる。ルータ
２００が外国にある場合などは、単位時間あたりの通信
料の差がさらに顕著となる。

【００４１】従来のＩＰｓｅｃ通信では、鍵交換もイン
ターネット３２０を経由していたので、全体の通信料は
安いものの鍵交換の安全性は低く、安全な鍵交換を行う
ためには鍵自体に強度の高い暗号化を行う必要があり、
処理に非常に時間がかかっていた（図７（１）参照）。
ＩＰ通信の全てをＩＳＤＮ３３０を経由する広域網ＷＡ
Ｎで行えば、安全性が高いので暗号処理を行う必要がな
い、あるいは鍵交換を行う場合であっても鍵自体の暗号
化については強度を要求されないので、鍵交換にかかる
時間は短時間ですむ。しかし、移動機３００とルータ２
００間の接続を継続しておかなければならず、全体の通
信料が非常に高くなってしまう（図７（２）参照）。し
かしながら、本実施形態では、ＩＰｓｅｃ通信はインタ
ーネット３２０を経由して行い、鍵交換はＩＳＤＮ３３
０を経由して行うので、鍵交換の安全性を高くできると
ともに、ＩＳＤＮ３３０を経由して通信する時間は非常
に短時間であるので、全体の通信料も安くすることがで
きる（図７（３）参照）。鍵交換においては、インター
ネット３２０を経由せず、安全性の高い移動網３１０お
よびＩＳＤＮ３３０を経由する広域網ＷＡＮを用いて行
うので、鍵自体に強度の高い暗号処理を行う必要がな
く、鍵交換にかかる計算などの処理を非常に短時間で行
うことができるからである。

【００４２】［３．変形例］本発明は上述した実施形態
に限定されるものではなく、以下に例示するような各種
の変形が可能である。

【００４３】上記実施形態においては、秘匿性の保証さ
れないインターネット３２０上で暗号通信を行うために
構築したネットワークを仮想私設網ＶＰＮとし、通信プ
ロトコルをＩＰｓｅｃとして説明しているが、秘匿性が
保証されないネットワークにおいて暗号通信を行うもの
であればこれに限らず他のプロトコルであってもかまわ
ない。また、秘匿性の保証されたネットワークとして移
動網３１０およびＩＳＤＮ３３０を経由して構築した広
域網ＷＡＮを例とし、通信プロトコルをＩＰとして説明
しているが、これらに限定されるものではない。

【００４４】また、上記実施形態では、通信装置として
移動機３００を用いて通信を行うクライアント１００
と、ルータ２００とを例として説明しているが、これら
に限定されるものではなく、同時に２以上の通信を行う
ことができれば他の装置であってもよい。例えば移動機
に限らず固定電話であってもかまわないし、ルータにつ
いても、図８に示すように、第１通信処理部２１０と第
２通信処理部２２０を異なるルータとして構成してもか
まわない。この場合は、第２通信処理部２２０にもＬＡ
Ｎ接続インターフェイス２２５を設け、上述した鍵交換
要求通知および鍵交換通知をＬＡＮ２０１を経由して送
受信するようにすればよい。

【００４５】上記実施形態では、クライアント１００は
第１回線と第２回線のそれぞれを用いた通信用に異なる
ＩＰアドレスを用いているので、ルータ２００からは相
手方として異なる識別子で識別されているが、識別子と
してはＩＰアドレスに限らず他の体系によって付与され
たアドレスであってもかまわない。また、識別子とは別
体系の識別情報として、上記実施形態ではＩＤ「Ｃｌｉ
ｅｎｔ」を用いているが、これに限らず、例えば移動機
３００の加入者番号のように装置が属する網における識
別子であってもよいし、パスワードのように任意に設定
できる識別情報でもかまわない。あるいは、異なる識別
子のうちいずれか一方を共通の識別情報として用いるよ
うにしてもよい。上記実施形態を例として説明すると、
ＩＰアドレス１を識別情報として使用する場合には、ル
ータ２００の第１通信処理部２１０はＩＰアドレス１を
鍵交換要求とともに第２情報処理部２２０に送信すれば
よく、クライアント１００はＩＰアドレス１をＩＤとし
て第２ポート２２１に通知すればよい。

【００４６】なお、上記実施形態では、第１通信処理部
２１０から第２通信処理部２２０へ鍵交換要求通知を行
う際には、相手方を識別する情報であるＩＤとともに使
用中の鍵を通知しているが、クライアント情報記憶部２
２３に鍵交換履歴を記憶するようにして、鍵の通知は行
わないようにしてもよい。あるいは、第１通信処理部２
１０はクライアント１００のＩＤも通知せず、第２通信
処理部２２０は単にクライアント１００からＩＤが通知
されると鍵交換を行って第１通信処理部２１０にＩＤと
鍵を通知するようにしてもよい。第１通信処理部２１０
は先に通知されていたＩＤと第２通信処理部２２０から
通知されたＩＤとを比較すればクライアント１００を特
定することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
秘匿性が保証されないネットワークにおいて鍵を使用し
た暗号通信を行う場合に、鍵交換を高速で行うことが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の概要構成を示す図である。

【図２】 クライアントの機能構成を示すブロック図で
ある。

【図３】 ルータの機能構成を示すブロック図である。

【図４】 実施形態の動作を示すシーケンス図である。

【図５】 実施形態の具体例を説明する図である。

【図６】 実施形態の効果を説明する図である。

【図７】 実施形態の効果を説明する図である。

【図８】 ルータの別の構成を示す図である。

【図９】 従来技術を説明する図である。

【符号の説明】

１００……クライアント、 ２００……ルータ ２０１……ＬＡＮ、 ３００……移動機、 ３１０……移動網、 ３１１……アクセスポイント、 ３２０……インターネット、 ３３０……ＩＳＤＮ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹下 敦 東京都港区虎ノ門二丁目10番１号 エヌ・ ティ・ティ移動通信網株式会社内 (72)発明者 高橋 竜男 東京都港区虎ノ門二丁目10番１号 エヌ・ ティ・ティ移動通信網株式会社内 Ｆターム(参考） 5B089 GA21 GA31 HA03 HA10 HB10 JB14 KA05 KA17 KB06 KC28 KC57 KG03 KG10 KH30 5J104 AA03 AA07 AA16 BA01 EA16 EA18 EA21 KA02 NA02 NA05 NA36 PA02 PA07 5K067 AA15 BB21 DD17 HH24 HH36

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 秘匿性が保証されない第１のネットワー
   クにおいて鍵を使用した暗号通信を行う通信方法であっ
   て、 通信の相手方と前記暗号通信に用いる鍵の交換を開始す
   る鍵交換開始段階と、 前記相手方と、秘匿性が保証された第２のネットワーク
   における接続を開始する接続開始段階と、 前記第２のネットワークにおいて前記相手方と鍵交換を
   行う鍵交換段階と、 前記鍵交換段階で交換した鍵を前記暗号通信に用いる鍵
   として決定する鍵決定段階とを備えることを特徴とする
   通信方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の通信方法であって、 前記鍵交換段階は、交換する前記鍵を暗号化する場合で
   あっても強度の高い暗号化処理は行わないことを特徴と
   する通信方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の通信方法であって、 前記鍵交換が終了すると前記第２のネットワークにおけ
   る接続を終了する接続終了段階を備えることを特徴とす
   る通信方法。
4. 【請求項４】 請求項１記載の通信方法であって、 前記鍵交換開始段階は、前記相手方に鍵交換要求を行
   い、 前記鍵交換段階は、前記鍵交換要求に応じた前記相手方
   からの要求に基づいて前記鍵交換を行うことを特徴とす
   る通信方法。
5. 【請求項５】 請求項１記載の通信方法であって、 前記第１のネットワークと前記第２のネットワークにお
   いて、異なる識別子で前記相手方をそれぞれ識別する場
   合は、 前記鍵交換開始段階は、前記相手方から前記識別子とは
   別体系の識別情報を受信し、当該識別情報と対応付けた
   後に鍵交換を開始し、 前記鍵交換段階は、前記相手方から前記識別情報を受信
   し、交換した前記鍵と当該識別情報と対応付け、 前記鍵決定段階は、前記識別情報に基づいて前記第１に
   ネットワークにおける相手方と、前記第２のネットワー
   クにおける相手方とを一致させて暗号鍵を決定すること
   を特徴とする通信方法。
6. 【請求項６】 秘匿性が保証されない第１のネットワー
   クにおける通信処理を行う第１の通信処理手段と、 秘匿性が保証された第２のネットワークにおける通信処
   理を行う第２の通信処理手段とを備え、前記第１のネッ
   トワークにおいて鍵を使用した暗号通信を行う通信装置
   であって、 前記第１の通信処理手段は、 前記暗号通信に用いる鍵を管理する管理手段と、 管理された前記鍵を用いて暗号処理を行う暗号処理手段
   とを備え、 前記第２の通信処理手段は、 前記管理手段の指示に基づいて、前記第２のネットワー
   クにおいて通信の相手方と交換した鍵を前記管理手段に
   通知する鍵交換手段を備え、 前記管理手段は、通知された前記鍵を前記暗号通信に用
   いる鍵として決定することを特徴とする通信装置。
7. 【請求項７】 請求項６記載の通信装置であって、 前記鍵交換手段は、交換する前記鍵を暗号化する場合で
   あっても強度の高い暗号化処理は行わないことを特徴と
   する通信装置。
8. 【請求項８】 請求項６記載の通信装置であって、 前記管理手段は、前記鍵交換が終了すると前記第２のネ
   ットワークにおける接続を終了することを特徴とする通
   信装置。
9. 【請求項９】 請求項６記載の通信装置であって、 前記第１の通信処理部は、前記第１のネットワークにお
   ける通信を行うための第１の回線接続を行う第１の回線
   制御手段を備え、 前記第２の通信処理部は、前記第２のネットワークにお
   ける通信を行うための第２の回線接続を行う第２の回線
   制御手段を備え、 前記第１の回線と前記第２の回線は、異なる接続先に同
   時に接続することができることを特徴とする通信装置。
10. 【請求項１０】 請求項６記載の通信装置であって、 前記第１のネットワークと前記第２のネットワークにお
    いて、異なる識別子で前記相手方に識別されている場合
    は、 前記第１の通信処理手段は、前記相手方に対して前記識
    別子とは別体系の識別情報を送信した後、当該識別情報
    と対応付けた後に鍵交換を開始し、 前記第２の通信処理手段は、前記相手方に対して前記識
    別情報を送信した後、前記鍵交換を行うことを特徴とす
    る通信装置。
11. 【請求項１１】 請求項６記載の通信装置であって、 前記管理手段は、前記相手方から鍵交換要求があった場
    合に前記鍵交換を開始することを特徴とする通信装置。
12. 【請求項１２】 請求項６記載の通信装置であって、 前記第１のネットワークと前記第２のネットワークにお
    いて、異なる識別子で前記相手方をそれぞれ識別する場
    合は、 前記第１の通信処理手段は、前記相手方から前記識別子
    とは別体系の識別情報を受信した後、当該識別情報と対
    応付けた後に鍵交換を開始し、 前記第２の通信処理手段は、前記相手方から前記識別情
    報を受信した後、交換した前記鍵と当該識別情報と対応
    付け、 前記管理手段は、前記識別情報に基づいて前記第１のネ
    ットワークにおける相手方と、前記第２のネットワーク
    における相手方とを一致させて暗号鍵を決定することを
    特徴とする通信装置。
13. 【請求項１３】 請求項６記載の通信装置であって、 前記管理手段は、前記鍵交換の要否を判断し、前記相手
    方に対して鍵交換要求を行う鍵交換要求手段を備えるこ
    とを特徴とする通信装置。
14. 【請求項１４】 秘匿性が保証されないネットワークに
    おいて鍵を使用した暗号通信を行う通信装置であって、 前記暗号通信に用いる鍵を管理する管理手段と、 管理された前記鍵を用いて暗号処理を行う暗号処理手段
    とを備え、 前記管理手段は、秘匿性が保証されたネットワークにお
    ける通信処理を行う他装置に対して、通信の相手方と鍵
    を交換することを指示し、 前記指示に基づいて前記他装置から通知された前記鍵を
    前記暗号通信に用いる鍵として決定することを特徴とす
    る通信装置。
15. 【請求項１５】 秘匿性が保証されたネットワークにお
    ける通信処理を行う通信装置であって、 秘匿性が保証されないネットワークにおいて鍵を使用し
    た暗号通信を行う他装置からの指示に基づき通信の相手
    方と鍵交換を行う鍵交換手段と、 交換した前記鍵を前記他装置に通知する通知手段とを備
    えることを特徴とする通信装置。