JP2002247113A - 暗号化通信システム及び暗号化通信方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＩＰｓｅｃ機能を有する装置において、仮想
ルータによるルータ多重化機能を利用可能とし、系切り
替え時間を短縮すること。 【解決手段】 ＩＰセキュリティパケットを送受信する
複数のセキュリティゲートウェイ（ＳＧＷ０、ＳＧＷ
１）と、前記各セキュリティゲートウェイを接続し、共
通鍵に関する情報を伝送する専用通信回線と１４を備え
た構成を採る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＰパケットの暗
号化や、認証情報、及びシーケンス番号の付与などを行
い、インターネット上において安全な情報の送受を可能
とするＩＰセキュリティプロトコルにおいて、ＩＰパケ
ットから、ＩＰセキュリティプロトコルパケットを組み
立てる機能、及びＩＰセキュリティプロトコルパケット
から、ＩＰパケットを復元する機能を有する暗号化通信
システム及び暗号化通信方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、インターネットのように、多数
のユーザによって共用されるネットワークにおいて安全
な通信を行うためには、情報の暗号化、送受信相手の認
証、及びネットワーク上における改竄の検出等の対策を
行い、通信上のセキュリティを確立することが必要とな
る。このようなセキュリティ機能を規定した代表的なプ
ロトコルとして、ＩＰｓｅｃ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒ
ｏｔｏｃｏｌ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ、または、ＩＰ Ｓｅ
ｃｕｒｉｔｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）を挙げることができ
る。このＩＰｓｅｃの主要部分に関しては、下記に規定
されている。

【０００３】ＲＦＣ２４０１“Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｒ
ｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎ
ｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ”、ＲＤＣ２４０２“ＩＰ Ａ
ｕｔｈｅｎｔｉｃａｔｉｏｎ Ｈｅａｄｅｒ”、ＲＦＣ
２４０３“Ｔｈｅ Ｕｓｅ ｏｆ ＨＭＡＣ−ＭＤ ５
−９６ ｗｉｔｈｉｎ ＥＳＰ ａｎｄ ＡＨ”、ＲＦ
Ｃ２５０６“ＩＰ Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｎｇ Ｓｅ
ｃｕｒｉｔｙ Ｐａｙｌｏａｄ（ＥＳＰ）”、ＲＦＣ２
４０７“Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ＩＰ Ｓｅｃｕｒ
ｉｔｙ Ｄｏｍａｉｎ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔ
ｉｏｎ ｆｏｒ ＩＳＡＫＭＡＰ”、ＲＦＣ２４０８
“Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｓｓｏｃｉ
ａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｋｅｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
Ｐｒｏｔｏｃｏｌ（ＩＳＡＫＭＡＰ）”、そして、ＲＦ
Ｃ２４０９“Ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｋｅｙ Ｅｘ
ｃｈａｎｇｅ（ＩＫＥ）”である。このようなＩＰｓｅ
ｃの概要について、図１０を参照して説明する。

【０００４】 ＩＰｓｅｃパケット 図１０（ａ）は、ＩＰｓｅｃ（トンネルモードＥＳＰ）
パケットの構造を示す図である。先頭から、新しいＩＰ
ヘッダ、ＥＳＰ（ヘッダ部）、オリジナルＩＰパケッ
ト、ＥＳＰ（トレイラ部）を有し、最後にＥＳＰ（認証
部）を有している。また、オリジナルＩＰパケット及び
ＥＳＰ（トレイラ部）の部分が暗号化範囲であり、この
オリジナルＩＰパケット、ＥＳＰ（トレイラ部）及びＥ
ＳＰ（ヘッダ部）を含む部分が認証範囲となっている。
このように、ＩＰｓｅｃでは、ＩＰパケット単位の暗号
化、認証、及び改竄検出等をサポートしている。

【０００５】 ＩＰｓｅｃの実装形態 図１０（ｂ）は、ＩＰｓｅｃの実装形態を示す図であ
る。ＩＰｓｅｃの実装形態には、通信を行うコンピュー
タが直接ＩＰｓｅｃを終端する形態と、ＬＡＮ内のルー
タ等がＩＰｓｅｃを終端する機能を有しておりＬＡＮ間
あるいはＬＡＮとＩＰｓｅｃ機能を有するコンピュータ
間の通信をＩＰｓｅｃパケットに変換して通信する形態
とがある。以下、直接ＩＰｓｅｃを終端する機能を有す
るコンピュータを「ＩＰｓｅｃクライアント」と言い、
ＩＰｓｅｃを終端し、ＬＡＮ間あるいはＬＡＮとＩＰｓ
ｅｃ機能を有するコンピュータ間の通信をＩＰｓｅｃパ
ケットに変換して通信する機能を有するルータ等をＳＧ
Ｗ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｇａｔｅｗａｙ）と称する。

【０００６】 ＳＡ（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｓｓｏｃ
ｉａｔｉｏｎ）［ＲＦＣ２４０１］ ＩＰｓｅｃによる通信を行うためには、通信を行う両ノ
ードにおいて、「ＳＡ」と称するｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ
を構築する必要がある。実装上、ＳＡは、パケットの送
信元と受信元との双方で合意したセキュリティポリシ、
暗号及び認証鍵を格納するオブジェクトである。このＳ
Ａは、後述する鍵交換時に構築又は更新される。

【０００７】 鍵交換 ＤＥＳ等の共通鍵暗号方式では、送受信を行う両者間で
同一の鍵を所有する必要がある。しかし、同じ鍵を長い
時間利用し続けたり、同じ鍵で暗号化したデータをネッ
トワーク上で大量にやりとりしたりすると、第三者に鍵
を推察されてしまう可能性が高くなる。このため、ＳＡ
の開設に先立ち、両者で共通の鍵を共有し、さらに、一
定の期間毎あるいは一定のデータを送受信する度にこの
鍵を更新する必要がある。この処理を鍵交換という。Ｉ
Ｐｓｅｃでは、ＩＫＥ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｋｅｙ Ｅ
ｘｃｈａｎｇｅ）［ＲＦＣ２４０９］によって、鍵交換
及び各種セキュリティポリシのネゴシエーションに関し
て規定している。ＩＫＥでは、フェーズ１とフェーズ２
という２段階の鍵交換を規定している。フェーズ１で
は、プロセッサに対する負荷の高いＤｉｆｆｉｅ−Ｈｅ
ｌｌｍａｎ法（ＲＦＣ２６３１）を利用することを義務
付けているが、フェーズ２では、フェーズ１で共有した
鍵による保護の下で実施されるため、Ｄｉｆｆｉｅ−Ｈ
ｅｌｌｍａｎ法の使用はオプションになっている。この
ため、フェーズ２では、高速に鍵交換の処理を行うこと
が可能である。通常、フェーズ１の鍵交換を数時間に１
回行い、フェーズ２の鍵交換を数十分に１回行うという
ように、両者を組み合わせた使い方をすることが多い。

【０００８】 シーケンス番号付与及びチェック機能 上記のように、ＩＰｓｅｃでは、パケットに認証情報を
付加することによって、受信側で送信側の認証を実現し
ている。しかし、単純に送信側の認証情報を付加しただ
けでは、いわゆるｒｅｐｌａｙ攻撃を防御することがで
きない。すなわち、第三者が認証情報の付加された正規
のパケットをネットワーク上で採取し、採取したパケッ
トの複製を大量に作成し、これらをネットワーク上に戻
して宛先（受信側）へ送ることにより、受信側の認証機
構を破り、宛先企業ＬＡＮ、又は端末に撹乱を与えるｒ
ｅｐｌａｙ攻撃を防御することができない。しかも、こ
のｒｅｐｌａｙ攻撃では、暗号を破る必要が無い。

【０００９】このような攻撃からシステムを防御するた
め、ＲＦＣ２４０１、２４０２、及び２４０６では、シ
ーケンス番号（以下、「ＳＮ値」という。）と呼ばれる
機構が利用されている。ＩＰｓｅｃパケット（ＥＳＰ／
ＡＨ）のヘッダでは、３２ｂｉｔのＳＮ値フィールドを
有しており、送信側は、送信パケットのＥＳＰ（ヘッダ
部（ＲＦＣ２４０６の場合）、又は認証ヘッダ（ＲＦＣ
２４０２の場合）にこのＳＮ値を付与する。このＳＮ値
は、フェーズ２の鍵交換時に０にリセットされ、以降、
パケットを送信する毎に１ずつ加算されて行く。

【００１０】受信側では、受信したパケットのＳＮ値
が、当該ＳＡにおいて以前利用されたものであるかどう
かをチェックする。ＳＮ値が以前利用されたものである
場合には、当該パケットは直ちに破棄しなければならな
い。すなわち、ＳＮ値がオーバーフローする前に鍵交換
を再起動しなければならない。

【００１１】このようなシーケンス番号を用いる機構に
より、上記のようなｒｅｐｌａｙ攻撃が行われたとして
も、受信側でＳＮ値の受信履歴をチェックすることによ
って、直ちに不正なパケットを検出し、破棄することが
できる。また、第三者がＳＮ値を書き換えた場合でも、
ＩＰｓｅｃの認証機構においてそのような改竄を検出す
ることができるため、不正なパケットを検出し、破棄す
ることができる。

【００１２】次に、ＩＰｓｅｃ機能の冗長化について説
明する。ＳＧＷによりＩＰｓｅｃ機能を実現している場
合、何らかの原因でＳＧＷが故障すると、ＬＡＮ内のす
べてのコンピュータは、ＩＰｓｅｃ通信を利用すること
ができなくなる。このような問題の発生を防止するため
には、ＳＧＷの冗長化（多重化）を行うことが必要とな
る。すなわち、企業ＬＡＮ内において複数のＳＧＷを利
用できるようにし、１台のＳＧＷが故障した場合でも、
直ちに予備のＳＧＷに切り替えてサービスを継続するこ
とができるようにすることが必要である。ここで、企業
ＬＡＮ内において複数のＳＧＷを利用できる系を、以
下、「冗長系」といい、１台のＳＧＷが故障した場合で
も、直ちに予備のＳＧＷに切り替えてサービスを継続す
ることを、以下、「系切り替え」という。以上のような
ＳＧＷの冗長化に関連する従来技術について、具体例を
挙げて説明する。

【００１３】（従来技術における第１の具体例）図１１
は、従来技術におけるＳＧＷ２重化方式の一例を示す図
である。ＩＰｓｅｃ通信の相手（対向側）は、ターゲッ
トとなる企業ＬＡＮ内において冗長系を構成するＳＧＷ
のリスト（図１１中、ＳＧＷ１、ＳＧＷ２）を有してい
る。今、企業ＬＡＮ側のＳＧＷ１が何らかの原因で故
障したとする。ＳＧＷ１との間でＳＡを設定していた
対向側は、通信が不可能となったことから、ＳＧＷ１の
故障を検出し、ＳＧＷリストから次に接続すべきＳＧ
Ｗ（この場合はＳＧＷ２）を検索し、新たなＳＡを確
立する。このような手順によって、対向側は、一定の中
断時間の後、ＩＰｓｅｃを再利用できるようになる。

【００１４】このような方式では、ＳＧＷは、それぞれ
異なるＩＰアドレスを有する。ＩＰｓｅｃにおいては、
ＳＡをＩＰアドレスによって識別しているため、系切り
替え時にＳＧＷ１とＳＡを設定していた対向側は、新た
にＳＧＷ２との間にＳＡを確立し直す必要がある。上記
のように、このＳＡの確立時には、鍵交換が必要になる
が、このときはＩＰアドレス自体が変わるため、フェー
ズ２の鍵交換のみならず、フェーズ１の鍵交換も行わな
ければならない。従って、系切り替え時に、ＳＧＷ１と
の間にＳＡを設定していたすべての対向側が、同時にＳ
ＧＷ２にＳＡ確立の要求を行うと、ＳＧＷ２には非常に
高い負荷がかけられ、系切り替え時間が非常に長くなる
という問題があった。

【００１５】（従来技術における第２の具体例）一方、
従来からＩＰアドレスの変化を伴わない系切り替えの可
能なルータの多重化方式が用いられている。この方式
は、ＲＦＣ２３３８“Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｏｕｔｅｒ
Ｒｅｄｕｎｄａｎｃｙ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ”（ＶＲＲ
Ｐ）に基づいている。

【００１６】図１２（ａ）は、ＶＲＲＰによるルータ冗
長化方式の概念図であり、同（ｂ）は、ＶＲＲＰルータ
の状態遷移図であり、同（ｃ）は、ＡＤＶＥＲＴＩＳＥ
ＭＥＮＴメッセージフォーマットを示す図である。ここ
では、２台のルータ＃０と＃１とが冗長系を構成する。
＃０、＃１共に、複数のＩＰアドレスを有する機能を有
し、それらを高速に活性化／非活性化することが可能で
ある。図１２（ａ）に示す時点では、＃０がＩＰＡを活
性化しており、＃１は、ＩＰＡを非活性化し、＃０の状
態を監視している。＃１は、＃０の故障を検出したと
き、ただちにＩＰＡを活性化する。すなわち、外部の端
末からは、＃０と＃１はＩＰＡを有する一つのルータと
して認識される。以下、これを仮想ルータと称する。図
１２（ａ）の時点で、＃０の状態にあるルータをマスタ
ールータ（以下、「ＭＲ」と記述する。）、＃１の状態
にあるルータをバックアップルータ（以下、「ＢＲ」と
記述する。）という。以下、ＭＲとＢＲの動作について
説明する。

【００１７】（通常状態） ＭＲは、ＩＰＡに対するＡＲＰ要求に対して物理Ｍ
ＡＣアドレスではなく、Ｖｉｒｔｕａｌ ＭＡＣ Ａｄ
ｄｒｅｓｓ（００−００−５Ｅ−００−０１−｛ＶＲＩ
Ｄ｝）を返す。 ＢＲは、ＩＰＡに対するＡＲＰ要求は無視する。 ＭＲは、定期的（デフォルト１秒）にＡｄｖｅｒｔ
ｉｓｅｍｅｎｔメッセージをブロードキャストする。 ＢＲは、上記メッセージを受け取ったら、Ｍａｓｔ
ｅｒ＿Ｄｏｗｎ＿Ｔｉｍｅｒを、Ｍａｓｔｅｒ＿Ｄｏｗ
ｎ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌにリセットする。

【００１８】（ＭＲがダウン状態） ＭＲがダウンであるため、Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅ
ｎｔメッセージブロードキャストができない。 ＢＲ側で、Ｍａｓｔｅｒ＿Ｄｏｗｎ＿Ｔｉｍｅｒが
０になる。 ＢＲ側がＡｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔメッセージを
ブロードキャストする。 ＢＲが、ｇｒａｔｕｉｔｏｕｓ ＡＲＰ要求（ＩＰ
Ａ、バーチャルＭＡＣアドレス）をブロードキャストす
る。 ＢＲが、Ａｄｖｅｒ＿Ｔｉｍｅｒ（Ａｄｖｅｒｔｉ
ｓｅｍｅｎｔ周期を測るためのタイマ）を規定の周期
（デフォルト１秒）にセットする。 ＢＲは、ＭＲに移行（自分のＮＩＣをＩＰＡに対し
て活性化（ｕｐ）する。）する。

【００１９】ここで、Ｐｒｉｏｒｉｔｙは、１−２５５
で各ＶＲＲＰルータに割り振られる固定値（０は、別の
用途で利用される）であり、Ｓｋｅｗ＿ｔｉｍｅ＝
（（２５６−Ｐｒｉｏｒｉｔｙ）／２５６）、Ｍａｓｔ
ｅｒ＿Ｄｏｗｎ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌ＝（３×Ａｄｖｅｒ
ｔｉｓｅｍｅｎｔ周期）＋ＳｋｅｗＴｉｍｅである。ま
た、ＭＲ、ＢＲの他に、Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ状態とい
う状態がある。これは、スタートアップを待っている状
態である。

【００２０】これにより、複数のＢａｃｋｕｐがある場
合、必ず最もプライオリティの高い（数値が大きい）Ｂ
ａｃｋｕｐのＭａｓｔｅｒ＿Ｄｏｗｎ＿Ｔｉｍｅｒが最
初に０になり、Ａｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔを発行す
る。他のＢａｃｋｕｐは、このＡｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅ
ｎｔを受け取ったら、Ｍａｓｔｅｒ＿Ｄｏｗｎ＿Ｔｉｍ
ｅｒを、Ｍａｓｔｅｒ＿Ｄｏｗｎ＿Ｉｎｔｅｒｖａｌに
戻すので、競合することはない。また、ＩＰ Ａｄｄｒ
ｅｓｓ ｏｗｎｅｒは、最高の優先度（２５５）を有
し、当該ＶＲＲＰルータが、Ｓｔａｒｔｕｐした場合に
は、必ずＭａｓｔｅｒになる。

【００２１】以上の動作により、ＭＲが故障したとき
は、自動的にＢＲが、ＩＰＡを有するルータとして起動
するので、外部からはＩＰＡを有するルータがサービス
を継続しているように認識される。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術における第１の具体例で、系切り替え時間が長期化す
るという問題を解決するために、従来技術における第２
の具体例の仮想ルータ機能を、ＩＰｓｅｃ機能を有する
ＳＧＷにそのまま適用することは従来から不可能であっ
た。以下、その理由を説明する。

【００２３】 ＳＡ共有 上記のように、ＩＰｓｅｃでは、ＳＡによるＩＰｓｅｃ
コネクションの管理を行っているが、ＳＡのうち、共通
鍵に関する情報は、Ｄｉｆｆｉｅ−Ｈｅｌｌｍａｎ法の
特性上、鍵交換を行うものの間だけで共有され得るもの
である。また、セキュリティ上、これをＬＡＮ上やイン
ターネット上で流すことはできない。従来技術における
第２の具体例のＶＲＲＰでは、ＭＲとＢＲとの間でＳＡ
情報を共有する手段が存在しない。

【００２４】 ＳＮ値同期 ＳＡ情報のうち、特に上記のＳＮ値は、パケットを送受
信する毎に更新する必要がある。例えば、１．５Ｍｂｐ
ｓのパケット処理能力を有するＳＧＷで、この更新回数
は、毎秒１２５回以上に及ぶ。従って、上記ＳＡ共有
の問題が解決されたとしても、このように更新頻度の高
い情報を完全に共有することは極めて困難である。

【００２５】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、ＩＰｓｅｃ機能を有する装置において、
仮想ルータによる冗長化機能を利用可能とし、系切り替
え時間を短縮することができる暗号化通信システム及び
暗号化通信方法を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の暗号化通
信システムの発明は、ＩＰセキュリティパケットを送受
信する複数のセキュリティゲートウェイと、前記各セキ
ュリティゲートウェイを接続し、共通鍵に関する情報を
伝送する専用通信回線とを備えた構成を採る。

【００２７】この構成により、共通鍵に関する情報を、
ＬＡＮやＷＡＮ等のネットワークとは完全に独立した回
線で伝送することができるため、通信の安全性を確保す
ることが可能となる。従って、従来技術におけるＳＡ
（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）を共有
する問題を解決し、冗長化されたＳＧＷ（Ｓｅｃｕｒｉ
ｔｙ Ｇａｔｅｗａｙ）において、仮想ルータ機能を実
装し、系切り替えを高速に行うことが可能となる。

【００２８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の暗
号化通信システムにおいて、前記各セキュリティゲート
ウェイには優先順位が付与されており、前記ＩＰセキュ
リティパケットを送受信中のセキュリティゲートウェイ
が、動作を一時停止した場合は、次に優先順位の高いセ
キュリティゲートウェイが前記ＩＰセキュリティパケッ
トの送受信を行う構成を採る。

【００２９】この構成により、例えば、優先順位が最も
高いセキュリティゲートウェイが何らかの原因で故障し
て動作を一時停止した場合でも、次に優先順位の高いセ
キュリティゲートウェイが通信を行うため、通信が中断
する時間を大幅に短縮することが可能となる。

【００３０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の暗
号化通信システムにおいて、前記動作を一時停止したセ
キュリティゲートウェイが動作を再開する前に、当該時
点において通信を行っているセキュリティゲートウェイ
から共通鍵に関する情報を収集し、前記動作を停止して
から１回以上共通鍵の更新が行われているかどうかを検
査する更新検査手段を更に備え、前記検査の結果、前記
共通鍵の更新が行われていなかった場合は、前記動作を
一時停止したセキュリティゲートウェイの動作を再開し
ない一方、前記共通鍵の更新が行われていた場合は、当
該時点において通信を行っているセキュリティゲートウ
ェイから前記共通鍵に関する情報を取得して前記動作を
一時停止したセキュリティゲートウェイの動作を再開す
る構成を採る。

【００３１】このように、動作を一時停止してから１回
以上共通鍵の更新が行われているかどうかを検査し、検
査結果に応じて動作を一時停止したセキュリティゲート
ウェイの動作を再開させるかどうかを決定する。その結
果、共通鍵の更新が１度も行われていない場合は、セキ
ュリティ確保のため、動作を一時停止したセキュリティ
ゲートウェイの動作を再開しない。すなわち、一度故障
したセキュリティゲートウェイは、たとえ故障前の送信
シーケンス番号値、及び故障前の受信履歴が残っていた
としても、故障による系切り替えが対向系に通知される
前に、対向系から送られたパケットのシーケンス番号に
関する受信履歴はない。このシーケンス番号のパケット
を利用した、ｒｅｐｌａｙ攻撃を防止するために、一
度、シーケンス番号領域のリセットが必要になり、その
ために鍵交換が一度以上行われていなければならない。
一方、共通鍵の更新が１回以上行われている場合は、動
作を一時停止したセキュリティゲートウェイの動作をす
ぐに再開するので、復帰動作を迅速に行うことが可能と
なる。

【００３２】請求項４記載の暗号化通信方法の発明は、
ＩＰセキュリティプロトコルを終端する暗号化通信方法
であって、自局内のセキュリティゲートウェイの数を認
識する自局認識工程と、前記各セキュリティゲートウェ
イに付与された固有の番号を認識する自局固有番号認識
工程と、通信の相手先である対向局が備えるセキュリテ
ィゲートウェイの数を認識する対向局認識工程と、前記
対向局内の各セキュリティゲートウェイに付与された固
有の番号を認識する対向局固有番号認識工程と、前記対
向局内で通信中（マスタ状態）のセキュリティゲートウ
ェイに付与された固有の番号と、前記自局内で通信中
（マスタ状態）のセキュリティゲートウェイに付与され
た固有の番号とを交換する交換工程と、送信用シーケン
ス番号の全領域を、前記自局のセキュリティゲートウェ
イの数に相当する数の送信領域に分割すると共に、前記
各送信領域を、前記対向局のセキュリティゲートウェイ
の数に相当する数の送信小領域に分割し、現在通信中の
自局及び対向局のセキュリティゲートウェイに付与され
た固有の番号に対応した前記送信小領域を送信用シーケ
ンス番号付与領域とする送信シーケンス番号分割工程
と、受信用シーケンス番号の全領域を、前記対向局のセ
キュリティゲートウェイの数に相当する数の受信領域に
分割すると共に、前記各受信領域を、前記自局のセキュ
リティゲートウェイの数に相当する数の受信小領域に分
割し、現在通信中の自局及び対向局のセキュリティゲー
トウェイに付与された固有の番号に対応した前記受信小
領域を受信検査用シーケンス番号検査領域とする受信シ
ーケンス番号分割工程と、前記送信用シーケンス番号付
与領域の範囲内でのみシーケンス番号を付与するシーケ
ンス番号付与工程と、前記送信用シーケンス番号付与領
域を逸脱する前に対向局との間で共通鍵を更新し、前記
付与したシーケンス番号をリセットする共通鍵更新工程
と、前記受信検査用シーケンス番号検査領域の範囲内で
シーケンス番号の受信履歴を検査する検査工程と、自局
内でセキュリティゲートウェイの切り替えが生じ、特定
の固有の番号を有するセキュリティゲートウェイが新た
に通信を行うこととなった場合は、そのセキュリティゲ
ートウェイ及び対向局のセキュリティゲートウェイに付
与された固有の番号に対応した送信小領域を送信用シー
ケンス番号付与領域とすると共に、そのセキュリティゲ
ートウェイ及び対向局のセキュリティゲートウェイに付
与された固有の番号に対応した受信小領域を受信検査用
シーケンス番号検査領域とする領域変更工程と、新たに
通信を行うセキュリティゲートウェイの固有の番号を前
記対向局へ通知する通知工程と、前記新たに通信を行う
セキュリティゲートウェイが、前記受信検査用シーケン
ス番号検査領域となっている受信小領域以外のシーケン
ス番号が付与されたパケットを受信せずに廃棄する破棄
工程と、前記新たに通信を行うセキュリティゲートウェ
イが、前記切り替え前に動作をしていたセキュリティゲ
ートウェイが再び動作を行う前に、前記対向局に対して
１回以上の前記共通鍵の更新処理を行い、前記シーケン
ス番号をリセットするリセット工程とを含む構成を採
る。

【００３３】本発明において、終端とは、共通鍵に基
づいた暗号化、認証情報の付与、シーケンス番号の付与
等を行い、ＩＰパケットからＩＰｓｅｃパケットを作成
する機能と、共通鍵に基づいた複合化、認証情報のチ
ェック、シーケンス番号のチェック等を行い、ＩＰｓｅ
ｃパケットからＩＰパケットを復元する機能と、共通
鍵を、通信を行う両者間で安全に共有するための鍵交換
を行う機能を果たすことを言う。本項に係る発明は、例
えば、ＲＦＣ２４０２及び２４０６に規定されたＳＮ値
の３２ｂｉｔの領域（００００００００〜ＦＦＦＦＦＦ
ＦＦ）をｎ×ｍ個の小ブロックに分割する。ここでは、
自系がｎ台のＳＧＷで冗長系を構成し、対向系がｍ台の
ＳＧＷで冗長系を構成するとする。送信用のＳＮ値フィ
ールドに関しては、前記３２ｂｉｔの領域を自系のセキ
ュリティゲートウェイの数に相当するブロックに分割し
た後、各ブロックを対向系のセキュリティゲートウェイ
の数に相当する小ブロックにさらに分割する。この小ブ
ロックを、例えば、ｂ００、ｂ０１、・・・、ｂ０ｍ−
１、ｂ１０、・・・、ｂｎ−１ｍ−１とする。ここで、
ｂｉｊは、自系ＳＧＷｉが、対向系ＳＧＷｊに割当てた
送信シーケンス番号の小ブロックである。

【００３４】また、受信検査領域として、前記３２ｂｉ
ｔの領域を対向系のセキュリティゲートウェイの数に相
当するブロックに分割した後、各ブロックを自系のセキ
ュリティゲートウェイの数に相当した小ブロックに分割
する。この小ブロックを、例えば、ｂ００、ｂ０１、・
・・、ｂ１０、・・・、ｂｍ−１ｎ−１とする。ここ
で、ｂｊｉは、自系ＳＧＷｉが対向系ＳＧＷｊ用として
用意する受信検査用の小ブロックである。すなわち、対
向系ＳＧＷｊが、自系ＳＧＷｉ向けに割当てた送信シー
ケンス番号の小ブロックに等しい。

【００３５】自系及び対向系のマスタがそれぞれＳＧＷ
ｉ、ＳＧＷｊであるとする。ＳＧＷｉは、対向系へ送信
するパケットのＳＮ値を必ずｂｉｊの領域の最初から使
用し、パケットを送信する度に１ずつ加算する。自系Ｓ
ＧＷｉと対向系ＳＧＷｊとがマスタである限り、このｂ
ｉｊの最大値を超えたＳＮ値を付与したパケットを送信
してはならない。すなわち、ｂｉｊの領域がオーバーフ
ローする前に、フェーズ２の鍵交換を行い、ＳＮ値を初
期値（ｂｉｊの最初の数値）に戻さなければならない。
対向系においては、自系から送られてきた領域ｂｉｊの
ＳＮ値の受信履歴を管理し、同じＳＮ値のパケットを以
前受信していないかどうかをチェックする。

【００３６】同様に、対向系から自系に送信されるパケ
ットには、対向系のＳＧＷｊは、領域ｂｊｉのＳＮ値を
付与される。自系では、対向系から送られてきた領域ｂ
ｊｉのＳＮ値の受信履歴を管理し、同じＳＮ値のパケッ
トを以前受信していないかどうかのチェックを行う。

【００３７】自系において、ＳＧＷｉが故障等により動
作を停止した場合の処理は、以下のように行われる。す
なわち、ＲＦＣ２３３８に従い、次にＳＧＷｋが自系の
新たなＭＲとして選択されたとすると、ＳＧＷｋは、Ｓ
ＧＷｉからＳＡ情報をコピーしているが、ＳＮ値のコピ
ーは行っていない。ＳＧＷｋは、自分が新たなＭＲとな
ったことを、全対向系に通知する。ＳＧＷｋは、対向系
のＳＧＷｊに対して、パケット送信を開始する。この時
のＳＮ値は、領域ｂｋｊの最初から使用し、パケットを
送信する度に１ずつ加算される。自系ＳＧＷｋと対向系
ＳＧＷｊがＭＲであるかぎり、この領域を超えたＳＮ値
を付与したパケットを送信してはならない。すなわち、
ｂｋｊの領域がオーバーフローする前に鍵交換を行い、
ＳＮ値を初期値（ｂｋｊの最初の数値）に戻さなければ
ならない。

【００３８】上記の系切り替え通知を受け取った対向系
は、自系からのパケットの受信ＳＮ値チェック用領域
を、ｂｋｊに切り替える。ここで、

【００３９】

【数１】 より、故障等をしたＳＧＷｉから、送信ＳＮ値の最終値
を転送しなくても、同じＳＮ値が付与されたパケットを
再度送信することは無くなる。

【００４０】また、上記の系切り替え通知を受け取った
対向系は、自系に向けた送信ＳＮ値をｂｊｋの先頭値に
切り替え、以降、パケットを送信する度に１ずつ加算す
る。自系ＳＧＷｋと対向系ＳＧＷｊがＭＲである限り、
この領域を超えたＳＮ値が付与されたパケットを対向系
は送信しない。すなわち、対向系は、ｂｋｊの領域がオ
ーバーフローする前に鍵交換を行い、ＳＮ値を初期値
（ｂｊｋの最初の数値）に戻さなければならない。自系
では、対向系からの受信パケットのＳＮ値チェック領域
をｂｊｋに切り替え、以降、同じＳＮ値のパケットを以
前受信していないかどうかをチェックする。なお、自系
では、ｂｊｋ領域以外のＳＮ値を有するパケットはすべ
て廃棄しなければならない。また、

【００４１】

【数２】 の条件を満たし、かつ、自系における系切り替えの後、
ｂｊｋ領域以外のＳＮ値のパケットは廃棄することによ
って（この再送は上位プロトコルで行う）、故障等をし
たＳＧＷｉから領域ｂｊｉに関する受信履歴を転送しな
くても、ＳＧＷｋは、受信パケットのＳＮ値がｂｊｋ内
でのみ再利用されていないことが確認できれば、ＳＮ値
の全領域で当該ＳＮ値が再利用されていないことを確認
することが可能となる。これにより、系切り替えにより
新たに通信を行うセキュリティゲートウェイが動作を停
止したセキュリティゲートウェイから送信シーケンス番
号の最終値及び受信シーケンス番号の検査履歴を転送す
る必要が無くなると共に、以前使用した送信シーケンス
番号を再利用することなく、かつ、以前受信したシーケ
ンス番号を再度受信することが無くなるため、いわゆる
ｒｅｐｌａｙ攻撃からシステムを防御することが可能と
なる。以上により、従来技術におけるＳＮ値同期に関す
る問題を解決することが可能となる。

【００４２】請求項５記載の発明は、請求項４記載の暗
号化通信方法において、前記対向局認識工程は、前記対
向局の多重化機能の有無を検出する工程を含む構成を採
る。

【００４３】これにより、対向系の冗長度（バックアッ
プＳＧＷの数）や、冗長機能の有無に関する情報を収集
することができるため、系切り替え信号送信の要否、Ｓ
Ｎ値ブロック分割信号送信の可否について対向系と合意
を得ることが可能となる。また冗長機能を有していない
対向系に対しても、通常のＩＰｓｅｃセッションを設定
することができる。これにより、従来技術との互換性を
実現することができる。

【００４４】請求項６記載の発明は、請求項４又は請求
項５記載の暗号化通信方法において、前記切り替え前に
動作をしていたセキュリティゲートウェイが動作を再開
する前に、それまで通信を行っていたセキュリティゲー
トウェイから当該時点における共通鍵に関する情報を収
集する収集工程と、前記切り替え後に１回以上共通鍵の
更新が行われているかどうかを検査する更新検査工程と
を含み、前記検査の結果、前記共通鍵の更新が行われて
いなかった場合は、前記切り替え前に動作をしていたセ
キュリティゲートウェイの動作を再開しない一方、前記
共通鍵の更新が行われていた場合は、それまで通信を行
っていたセキュリティゲートウェイから前記共通鍵に関
する情報を取得した後前記切り替え前に動作をしていた
セキュリティゲートウェイの動作を再開する構成を採
る。

【００４５】このように、動作を一時停止してから１回
以上共通鍵の更新が行われているかどうかを検査し、検
査結果に応じて動作を一時停止したセキュリティゲート
ウェイの動作を再開させるかどうかを決定する。その結
果、共通鍵の更新が１度も行われていない場合は、セキ
ュリティ確保のため、動作を一時停止したセキュリティ
ゲートウェイの動作を再開しない。一方、共通鍵の更新
が１回以上行われている場合は、動作を一時停止したセ
キュリティゲートウェイの動作をすぐに再開するので、
復帰動作を迅速に行うことが可能となる。

【００４６】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は、本発明
の実施の形態１に係る多重化暗号通信システムの概略構
成を示す図である。この多重化暗号通信システムは、Ａ
系１０、Ｂ系２０、及びＣ系３０がインターネット４０
を介してＩＰｓｅｃコネクションを設定している。Ａ系
１０及びＢ系２０は、それぞれ冗長度が２であり、Ｃ系
３０は、冗長度が１である。Ａ系１０におけるＳＧＷ
（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ｇａｔｅｗａｙ）では、ＳＧＷ０
がＭＲ（マスタールータ）状態、ＳＧＷ１がＢＲ（バッ
クアップルータ）状態となっている。Ｂ系２０における
ＳＧＷでは、ＳＧＷ０がスタートアップを待っているＩ
ｎｉｔｉａｌｉｚｅ状態、ＳＧＷ１がＭＲ状態となって
いる。

【００４７】図１には、ノードＡ１１の詳細も併せて示
されている。ノードＡ１１におけるＳＧＷ０、ＳＧＷ１
は、グローバル側であるＷＡＮ側ネットワーク１２とロ
ーカル側であるＬＡＮ側ネットワーク１３にネットワー
クインタフェースを有し、さらに、ＳＡ（Ｓｅｃｕｒｉ
ｔｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）情報を共有するための
専用通信回線１４（専用ネットワークインタフェース）
を有する。ＳＧＷ０及びＳＧＷ１は、自系の冗長度
（２）、及び冗長系における自分の優先度を設定情報と
して保有している。ＳＧＷ０のグローバル側及びローカ
ル側のインタフェースは、それぞれ、ＩＰＡｇ、ＩＰＡ
ｌが割当てられており、活性化（ｕｐ）状態にある。そ
の他に、ローカル側インタフェースでは、ＩＰ０１も活
性化状態にある。

【００４８】一方、ＳＧＷ１は、グローバル側、ローカ
ル側のＩＰアドレスとして、それぞれＩＰＡｇ、ＩＰＡ
ｌが割当てられているが、非活性化（ｄｏｗｎ）状態に
ある。その他に、ローカル側インタフェースでは、ＩＰ
０２が割当てられており、活性化状態にある。すなわ
ち、ＳＧＷ０及びＳＧＷ１のローカル側ネットワークイ
ンタフェースは、同時に２つのＩＰアドレスを活性化す
ることができる機能を有している。ＩＰＡｇ及びＩＰＡ
ｌは、それぞれ、仮想ＳＧＷのグローバル及びローカル
ＩＰであり、ＭＲ状態にあるＳＧＷのみがこれらのＩＰ
アドレスを活性化して使用することができる。ＩＰ０１
及びＩＰ０２は、それぞれＳＧＷ０、ＳＧＷ１個有のメ
ンテナンス用ＩＰアドレスとして使用される。

【００４９】ＭＲが正常状態にあることを示すＡｄｖｅ
ｒｔｉｓｅｍｅｎｔ信号は、ＭＲによってＷＡＮ側もし
くはＬＡＮ側インタフェースから一定期間毎にブロード
キャストされる。鍵交換、ＩＰｓｅｃパケットの組み立
て分解処理は、すべてＭＲにおいて行われ、ＢＲは、Ｍ
ＲからのＡｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔ信号を受信し、Ｍ
Ｒの状態を監視している。ＭＲが対向系と鍵交換を行
い、ＳＡ情報が更新されると、ＭＲは専用通信回線１４
を介してＢＲに新しいＳＡ情報を転送する。

【００５０】図２は、冗長化ＳＧＷにおけるブロック分
割の手順を示す図である。各ＳＧＷは、Ｉｎｉｔｉａｌ
ｉｚｅ状態における初期設定時に、初期設定情報を参照
して、自系の冗長度及び自分の優先度を取得する（ステ
ップＳ１）。次に、ＭＲは、対向系ノードとの間で鍵交
換を行う（ステップＳ２）。鍵交換時のセキュリティポ
リシのネゴシエーションパラメータとして、本発明に係
る冗長化機能のサポートの有無、冗長度、及びＭＲの番
号を交換する。ＭＲは、ネゴシエーションを行ったＳＡ
を、専用回線を介してＢＲに転送する（ステップＳ
３）。

【００５１】各ＳＧＷは、送信用、及び受信用ＳＮ値フ
ィールドの小ブロック化を行う（ステップＳ４）。すな
わち、送信用ＳＮ値フィールドは、自系の装置数＝ｎ、
相手系の装置数＝ｍより、ｂ００〜ｂｎ−１ｍ−１の小
領域に分割し、受信検査用のＳＮ値フィールドは、ｂ０
０〜ｂｍ−１ｎ−１の小領域に分割する。

【００５２】Ａ系−Ｂ系（２対２）のＳＡでは、ＳＮ値
を以下のブロックに分割する。 Ａ系の場合の小ブロック分割 Ａ系ＳＧＷ０用送信ＳＮ値ブロック ００００００００〜３ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック００
（Ａ系ＳＧＷ０からＢ系ＳＧＷ０へ） ４０００００００〜７ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック０１
（Ａ系ＳＧＷ０からＢ系ＳＧＷ１へ）

【００５３】Ａ系ＳＧＷ０用受信ＳＮ値検査ブロック ００００００００〜３ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック００
（Ｂ系ＳＧＷ０からＡ系ＳＧＷ０へ） ８０００００００〜ＢＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック１０
（Ｂ系ＳＧＷ１からＡ系ＳＧＷ０へ）

【００５４】Ａ系ＳＧＷ１用送信ＳＮ値ブロック ８０００００００〜ＢＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック１０
（Ａ系ＳＧＷ１からＢ系ＳＧＷ０へ） Ｃ０００００００〜ＦＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック１１
（Ａ系ＳＧＷ１からＢ系ＳＧＷ１へ）

【００５５】Ａ系ＳＧＷ１用受信ＳＮ値検査ブロック ４０００００００〜７ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック０１
（Ｂ系ＳＧＷ０からＡ系ＳＧＷ１へ） Ｃ０００００００〜ＦＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック１１
（Ｂ系ＳＧＷ１からＡ系ＳＧＷ１へ）

【００５６】Ｂ系の場合の小ブロック分割 Ｂ系ＳＧＷ０用送信ＳＮ値ブロック ００００００００〜３ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック００
（Ｂ系ＳＧＷ０からＡ系ＳＧＷ０へ） ４０００００００〜７ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック０１
（Ｂ系ＳＧＷ０からＡ系ＳＧＷ１へ）

【００５７】Ｂ系ＳＧＷ０用受信ＳＮ値検査ブロック ００００００００〜３ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック００
（Ａ系ＳＧＷ０からＢ系ＳＧＷ０へ） ８０００００００〜ＢＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック１０
（Ａ系ＳＧＷ１からＢ系ＳＧＷ０へ）

【００５８】Ｂ系ＳＧＷ１用送信ＳＮ値ブロック ８０００００００〜ＢＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック１０
（Ｂ系ＳＧＷ１からＡ系ＳＧＷ０へ） Ｃ０００００００〜ＦＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック１１
（Ｂ系ＳＧＷ１からＡ系ＳＧＷ１へ）

【００５９】Ｂ系ＳＧＷ１用受信ＳＮ値検査ブロック ４０００００００〜７ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック０１
（Ａ系ＳＧＷ０からＢ系ＳＧＷ１へ） Ｃ０００００００〜ＦＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック１１
（Ａ系ＳＧＷ１からＢ系ＳＧＷ１へ）

【００６０】Ａ系−Ｃ系（２対１）のＳＡでは、ＳＮ値
を以下のブロックに分割する。 Ａ系ＳＧＷ０用送信ＳＮ値ブロック ００００００００〜７ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック００
（Ａ系ＳＧＷ０からＣ系へ） Ａ系ＳＧＷ１用送信ＳＮ値ブロック ８０００００００〜ＦＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック１０
（Ａ系ＳＧＷ１からＣ系へ） Ａ系ＳＧＷ０用受信ＳＮ値検査ブロック ００００００００〜７ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック００
（Ｃ系からＡ系ＳＧＷ０へ） Ａ系ＳＧＷ１用受信ＳＮ値検査ブロック ８０００００００〜ＦＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック０１
（Ｃ系からＡ系ＳＧＷ１へ）

【００６１】Ｃ系送信ＳＮ値ブロック 送信ＳＮ値ブロック ００００００００〜７ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック００
（Ｃ系からＡ系ＳＧＷ０へ） ８０００００００〜ＦＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック０１
（Ｃ系からＡ系ＳＧＷ１へ） 受信ＳＮ値ブロック ００００００００〜７ＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック００
（Ａ系ＳＧＷ０からＣ系へ） ８０００００００〜ＦＦＦＦＦＦＦＦ 小ブロック１０
（Ａ系ＳＧＷ１からＣ系へ）

【００６２】このように、各ＳＧＷによって送信用、及
び受信用ＳＮ値フィールドの小ブロック化が行われる。

【００６３】図３は、二重化ノード同士のＩＰｓｅｃ通
信におけるＳＮ値の使用方法を示す図である。図３に示
すように、Ａ系ではＳＧＷ０がＭＲの状態にあり、Ｂ系
ではＳＧＷ１がＭＲの状態にある。 Ａ系ＳＧＷ０は、Ｂ系向けのパケットに、小ブロッ
ク０１内のシーケンス番号（４０００００００〜７ＦＦ
ＦＦＦＦＦ）を順に付与する。 Ｂ系ＳＧＷ１は、Ａ系から受信したパケットの受信
履歴を管理し、以前受け取ったことのあるＳＮ値が無い
かどうかをチェックする。 Ｂ系ＳＧＷ１は、Ａ系向けの送信パケットに、小ブ
ロック１０内のシーケンス番号（８０００００００〜Ｂ
ＦＦＦＦＦＦＦ）を順に付与する。 Ａ系ＳＧＷ０は、Ｂ系から受信したパケットの受信
履歴を管理し、以前受け取ったことのあるＳＮ値が無い
かどうかをチェックする。

【００６４】図４は、二重化ノードと一重化ノード間の
ＩＰｓｅｃ通信におけるＳＮ値の使用方法を示す図であ
る。図４に示すように、Ａ系ではＳＧＷ０がＭＲの状態
にあり、Ｃ系ではＳＧＷ０がＭＲの状態にある。 Ａ系ＳＧＷ０は、Ｃ系向けのパケットに、小ブロッ
ク００内のシーケンス番号（００００００００〜７ＦＦ
ＦＦＦＦＦ）を順に付与する。 Ｃ系は、Ａ系から受信したパケットの受信履歴を管
理し、以前受け取ったことのあるＳＮ値が無いかどうか
をチェックする。 Ｃ系は、Ａ系向けの送信パケットに、小ブロック０
０内のシーケンス番号（００００００００〜７ＦＦＦＦ
ＦＦＦ）を順に付与する。 Ａ系ＳＧＷ０は、Ｃ系から受信したパケットの受信
履歴を管理し、以前受け取ったことのあるＳＮ値が無い
かどうかをチェックする。

【００６５】図５は、冗長度が２以上の系における系切
り替え手順を示す図である。系切り替えは、何らかの原
因で系に故障が発生した場合等に行われる。ここで、故
障が発生した系を自系、故障が発生した系とそれまで通
信を行っていた系を対向系とする。冗長度は、（自
系）：（対向系）＝ｎ：ｍであるとする。自系では、Ｓ
ＧＷｉがＭＲであり、ＳＧＷｋがＢＲ状態のＳＧＷのう
ち最も優先度が高い。また、対向系では、ＳＧＷｊがＭ
Ｒであるとする。

【００６６】このような系において、自系のＭＲが故障
した場合の系切り替え手順を説明する。ＳＧＷｉは、小
ブロックｂｉｊ内のＳＮ値を利用して、対向系にパケッ
トを送信する（ステップＴ１）。次に、ＳＧＷｉが何ら
かの原因で故障すると（ステップＴ２）。ＳＧＷｋは、
ＭＲからのＡｄｖｅｒｔｉｓｅｍｅｎｔが不到着である
ことから、ＭＲがダウンしたことを検出する（ステップ
Ｔ３）。次に、ＳＧＷｋは、ＭＲ状態に遷移し（ステッ
プＴ４）、ＳＧＷｋが新たにＭＲになったことを対向系
に通知する（ステップＴ５）。ＳＧＷｋは、送信用の小
ブロックをｂｋｊに設定し、受信用の小ブロックをｂｊ
ｋに設定する（ステップＴ６）。ＳＧＷｋは、ｂｊｋ以
外の小ブロックのＳＮ値を有するパケットは直ちに破棄
する（ステップＴ７）。一方、対向系のＳＧＷｊは、ス
テップＴ５における通知信号を受信する（ステップＴ
８）。対向系のＳＧＷｊは、送信用の小ブロックをｂｊ
ｋに設定し、受信用の小ブロックをｂｋｊに設定する
（ステップＴ９）。対向系のＳＧＷｊは、ｂｋｊ以外の
小ブロックのＳＮ値を有するパケットも受信することが
できる（ステップＴ１０）。

【００６７】図６は、二重化ノード同士のＩＰｓｅｃ通
信における系切り替えが発生した場合のＳＮ値の使用方
法を示す図である。ここでは、Ａ系において、ＳＧＷ０
からＳＧＷ１への系切り替えが発生した場合を示す。

【００６８】Ａ系のＳＧＷ０がＭＲであり、Ｂ系のＳＧ
Ｗ０がＭＲとなる系切り替えが発生した場合は、

【００６９】

【表１】 を利用し、Ａ系のＳＧＷ１がＭＲであり、Ｂ系のＳＧＷ
０がＭＲとなる系切り替えが発生した場合は、

【００７０】

【表２】 を利用して同様の処理を行う。

【００７１】このように、ＳＧＷ０は、小ブロック００
と１０、ＳＧＷ１は小ブロック０１と１１の受信履歴の
みを管理し、相互に相手の領域の受信履歴は管理しない
システムを構成することができるため、系切り替え時に
ＳＮ値の受信履歴及び送信ＳＮ値を転送する必要が無く
なる。

【００７２】これにより、系切り替えにより新たに通信
を行うセキュリティゲートウェイが動作を停止したセキ
ュリティゲートウェイから送信シーケンス番号の最終値
及び受信シーケンス番号の検査履歴を転送する必要が無
くなると共に、以前使用した送信シーケンス番号を再利
用することなく、かつ、以前受信したシーケンス番号を
再度受信することが無くなるため、いわゆるｒｅｐｌａ
ｙ攻撃からシステムを防御することが可能となる。以上
により、従来技術におけるＳＮ値同期に関する問題を解
決することが可能となる。

【００７３】図７は、二重化ノードと一重化ノード間の
ＩＰｓｅｃ通信における系切り替えが発生した場合のＳ
Ｎ値の使用方法を示す図である。ここでは、Ａ系におい
て、ＳＧＷ０からＳＧＷ１への系切り替えが発生した場
合を示す。ここでは、下記の表３に示す各小ブロックを
利用する。

【００７４】

【表３】 図８は、ＳＧＷｊが故障回復し、再度利用可能となった
場合の復旧手順を示す図である。また、図９は、実施の
形態１におけるＳＧＷの状態遷移図である。故障から回
復し、Ｉｎｉｔｉａｌｉｚｅ状態にあるＳＧＷｉに、ス
タートアップイベント（コマンド投入等）が発生する
（ステップＳＴ１）。次に、ＳＧＷｉは、従来技術のよ
うに直接ＭＲ又はＢＲ状態に遷移するのではなく、図９
に示すように、一旦Ｓｔａｒｔｕｐ状態に遷移する（ス
テップＳＴ２）。Ｓｔａｒｔｕｐ状態において、ＳＧＷ
ｉは、ＭＲから設定しているすべてのＳＡに対する鍵交
換情報を取得する（ステップＳＴ３）。ＳＧＷｉは、前
回故障してから１回以上鍵交換が行われているかどうか
をチェックする（ステップＳＴ４）。このチェックの結
果、１つでも鍵交換が行われていないＳＡが存在した場
合は、ステップＳＴ１におけるＩｎｉｔｉａｌｉｚｅ状
態へ遷移する。すなわち、コマンドに対する戻り値とし
てその旨を報告する。一方、ＳＧＷｉは、前回故障して
から１回以上鍵交換が行われていた場合は、ＭＲからＳ
Ａを転送（コピー）する（ステップＳＴ５）。最後に、
優先度に応じてＭＲ又はＢＲに遷移する（ステップＳＴ
６）。

【００７５】このように、動作を一時停止してから１回
以上共通鍵の更新が行われているかどうかを検査し、検
査結果に応じて動作を一時停止したセキュリティゲート
ウェイの動作を再開させるかどうかを決定する。その結
果、共通鍵の更新が１度も行われていない場合は、セキ
ュリティ確保のため、動作を一時停止したセキュリティ
ゲートウェイの動作を再開しない。一方、共通鍵の更新
が１回以上行われている場合は、動作を一時停止したセ
キュリティゲートウェイの動作をすぐに再開するので、
復帰動作を迅速に行うことが可能となる。

【００７６】以上により、実施の形態１によれば、ＲＦ
Ｃ２３３８に規定されている仮想ルータによるルータ冗
長化機能を、ＩＰｓｅｃ機能を有する装置でも利用可能
となるため、装置が故障等した場合の系切り替え時間を
大幅に短縮することが可能となる。

【００７７】（実施の形態２）実施の形態１では、ＳＡ
情報を共有する上で安全性を確保するため、専用のネッ
トワークを利用した。しかし、安全性に対する要求の条
件がそれほど高くない場合は、ＳＡ情報の共有にＬＡＮ
回線を流用し、ＬＡＮ内において行われるＳＡ情報の転
送を守るために、自系内の各ＳＧＷ間でＳＡを共有する
ためのＩＰｓｅｃコネクションを構築することも可能で
ある。また、ＷＡＮ側インタフェースに複数のＩＰアド
レスを割当てて、ＷＡＮ回線経由でＩＰｓｅｃコネクシ
ョンを構築し、ＷＡＮ回線経由でＳＡ情報を共有するこ
とも可能である。

【００７８】（実施の形態３）実施の形態１では、冗長
度が２対２の場合と、２対１の場合とで、ＳＮ値領域の
分割方法を切り替えていた。相手系の冗長度に応じて、
ＳＮ値領域の分割方法を切り替えず、２対１の場合に
も、２対２の場合と同じＳＮ値分割を流用することによ
り、実装が容易となる場合がある。この場合、図３に示
すような、二重化ノード同士のＩＰｓｅｃ通信における
ＳＮ値の使用、及び、図６に示すような、二重化ノード
同士のＩＰｓｅｃ通信における系切り替えが発生した場
合のＳＮ値の使用においては、Ａ側送信小ブロック０
１、１１、Ａ側受信小ブロック１０、１１、Ｂ（Ｃ）側
送信小ブロック１０、１１、Ｂ（Ｃ）側受信小ブロック
０１、１１、を無効な領域とすることによって、２対１
の場合にも、２対２の場合と同じＳＮ値分割を流用する
ことが可能となる。

【００７９】（実施の形態４）上記の説明では、３２ｂ
ｉｔのシーケンス番号領域を、３０ｂｉｔの領域４ブロ
ック（２対２の場合）に分割することによって、系切り
替え時における情報共有の問題を解決したが、シーケン
ス番号の領域を２ｂｉｔ拡張して３２ｂｉｔの領域４ブ
ロックとしても同様の効果を得ることが可能である。

【００８０】なお、以上の説明では、代表的なセキュリ
ティプロトコルとして、ＩＰｓｅｃを例にとって実装法
を示した。しかし、定期鍵交換を行う、共通鍵型の暗号
及び認証機構を利用するプロトコルであれば、ＩＰｓｅ
ｃに限られるわけではない。また、媒体もインターネッ
トには限定されない。さらに、シーケンス番号機構を利
用するプロトコルであれば、自系及び対向系のＳＧＷ数
に応じてＳＮ値の領域を小ブロックに分割する手段や、
鍵交換時に相手系の冗長性に関する情報を交換する手段
や、故障していたＳＧＷが復旧し、ＢＲ状態又はＭＲに
遷移するための手段を実現することが可能となる。

【００８１】また、以上の説明では、ＳＧＷを利用する
場合の冗長化方式を例にとって示したが、コンピュータ
が直接ＩＰｓｅｃを終端する場合において、コンピュー
タ自体に二重化機能を適用する場合においても、同様の
方式が適用可能である。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る暗号
化通信システムは、ＩＰセキュリティパケットを送受信
する複数のセキュリティゲートウェイと、前記各セキュ
リティゲートウェイを接続し、共通鍵に関する情報を伝
送する専用通信回線とを備えた構成を採る。

【００８３】この構成により、共通鍵に関する情報を、
ＬＡＮやＷＡＮ等のネットワークとは完全に独立した回
線で伝送することができるため、通信の安全性を確保す
ることが可能となる。従って、従来技術におけるＳＡ
（Ｓｅｃｕｒｉｔｙ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）を共有
する問題を解決し、冗長化されたＳＧＷ（Ｓｅｃｕｒｉ
ｔｙ Ｇａｔｅｗａｙ）において、仮想ルータ機能を実
装し、系切り替えを高速に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１に係る多重化暗号通信シ
ステムの概略構成を示す図である。

【図２】冗長化ＳＧＷにおけるブロック分割の手順を示
す図である。

【図３】二重化ノード同士のＩＰｓｅｃ通信におけるＳ
Ｎ値の使用方法を示す図である。

【図４】二重化ノードと一重化ノード間のＩＰｓｅｃ通
信におけるＳＮ値の使用方法を示す図である。

【図５】冗長度が２以上の系における系切り替え手順を
示す図である。

【図６】二重化ノード同士のＩＰｓｅｃ通信における系
切り替えが発生した場合のＳＮ値の使用方法を示す図で
ある。

【図７】二重化ノードと一重化ノード間のＩＰｓｅｃ通
信における系切り替えが発生した場合のＳＮ値の使用方
法を示す図である。

【図８】ＳＧＷｊが故障回復し、再度利用可能となった
場合の復旧手順を示す図である。

【図９】実施の形態１におけるＳＧＷの状態遷移図であ
る。

【図１０】（ａ） ＩＰｓｅｃ（トンネルモードＥＳ
Ｐ）パケットの構造を示す図である。 （ｂ） ＩＰｓｅｃの実装形態を示す図である。

【図１１】従来技術におけるＳＧＷ２重化方式の一例を
示す図である。

【図１２】（ａ） ＶＲＲＰルータの多重化方式の概念
図である。 （ｂ） ＶＲＲＰルータの状態遷移図である。 （ｃ） ＡＤＶＥＲＴＩＳＥメッセージフォーマットを
示す図である。

【符号の説明】

１０…Ａ系、１１…ノードＡ、２０…Ｂ系、３０…Ｃ
系、４０…インターネット、１２…ＷＡＮ側ネットワー
ク、１３…ＬＡＮ側ネットワーク、１４…専用通信回
線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西郷 悟 東京都千代田区永田町二丁目11番１号 株 式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ内 Ｆターム(参考） 5J104 AA16 BA02 EA04 EA24 JA03 NA02 PA07 5K030 GA15 HA08 HC01 HD03 HD07 LD19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＩＰセキュリティパケットを送受信する
   複数のセキュリティゲートウェイと、 前記各セキュリティゲートウェイを接続し、共通鍵に関
   する情報を伝送する専用通信回線とを備えた暗号化通信
   システム。
2. 【請求項２】 前記各セキュリティゲートウェイには優
   先順位が付与されており、前記ＩＰセキュリティパケッ
   トを送受信中のセキュリティゲートウェイが、動作を一
   時停止した場合は、次に優先順位の高いセキュリティゲ
   ートウェイが前記ＩＰセキュリティパケットの送受信を
   行うことを特徴とする請求項１記載の暗号化通信システ
   ム。
3. 【請求項３】 前記動作を一時停止したセキュリティゲ
   ートウェイが動作を再開する前に、当該時点において通
   信を行っているセキュリティゲートウェイから共通鍵に
   関する情報を収集し、前記動作を停止してから１回以上
   共通鍵の更新が行われているかどうかを検査する更新検
   査手段を更に備え、 前記検査の結果、前記共通鍵の更新が行われていなかっ
   た場合は、前記動作を一時停止したセキュリティゲート
   ウェイの動作を再開しない一方、前記共通鍵の更新が行
   われていた場合は、当該時点において通信を行っている
   セキュリティゲートウェイから前記共通鍵に関する情報
   を取得して前記動作を一時停止したセキュリティゲート
   ウェイの動作を再開することを特徴とする請求項２記載
   の暗号化通信システム。
4. 【請求項４】 ＩＰセキュリティプロトコルを終端する
   暗号化通信方法であって、 自局内のセキュリティゲートウェイの数を認識する自局
   認識工程と、 前記各セキュリティゲートウェイに付与された固有の番
   号を認識する自局固有番号認識工程と、 通信の相手先である対向局が備えるセキュリティゲート
   ウェイの数を認識する対向局認識工程と、 前記対向局内の各セキュリティゲートウェイに付与され
   た固有の番号を認識する対向局固有番号認識工程と、 前記対向局内で通信中のセキュリティゲートウェイに付
   与された固有の番号と、前記自局内で通信中のセキュリ
   ティゲートウェイに付与された固有の番号とを交換する
   交換工程と、 送信用シーケンス番号の全領域を、前記自局のセキュリ
   ティゲートウェイの数に相当する数の送信領域に分割す
   ると共に、前記各送信領域を、前記対向局のセキュリテ
   ィゲートウェイの数に相当する数の送信小領域に分割
   し、現在通信中の自局及び対向局のセキュリティゲート
   ウェイに付与された固有の番号に対応した前記送信小領
   域を送信用シーケンス番号付与領域とする送信シーケン
   ス番号分割工程と、 受信用シーケンス番号の全領域を、前記対向局のセキュ
   リティゲートウェイの数に相当する数の受信領域に分割
   すると共に、前記各受信領域を、前記自局のセキュリテ
   ィゲートウェイの数に相当する数の受信小領域に分割
   し、現在通信中の自局及び対向局のセキュリティゲート
   ウェイに付与された固有の番号に対応した前記受信小領
   域を受信検査用シーケンス番号検査領域とする受信シー
   ケンス番号分割工程と、 前記送信用シーケンス番号付与領域の範囲内でのみシー
   ケンス番号を付与するシーケンス番号付与工程と、 前記送信用シーケンス番号付与領域を逸脱する前に対向
   局との間で共通鍵を更新し、前記付与したシーケンス番
   号をリセットする共通鍵更新工程と、前記受信検査用シ
   ーケンス番号検査領域の範囲内でシーケンス番号の受信
   履歴を検査する検査工程と、 自局内でセキュリティゲートウェイの切り替えが生じ、
   特定の固有の番号を有するセキュリティゲートウェイが
   新たに通信を行うこととなった場合は、そのセキュリテ
   ィゲートウェイ及び対向局のセキュリティゲートウェイ
   に付与された固有の番号に対応した送信小領域を送信用
   シーケンス番号付与領域とすると共に、そのセキュリテ
   ィゲートウェイ及び対向局のセキュリティゲートウェイ
   に付与された固有の番号に対応した受信小領域を受信検
   査用シーケンス番号検査領域とする領域変更工程と、 新たに通信を行うセキュリティゲートウェイの固有の番
   号を前記対向局へ通知する通知工程と、 前記新たに通信を行うセキュリティゲートウェイが、前
   記受信検査用シーケンス番号検査領域となっている受信
   小領域以外のシーケンス番号が付与されたパケットを受
   信せずに廃棄する破棄工程と、 前記新たに通信を行うセキュリティゲートウェイが、前
   記切り替え前に動作をしていたセキュリティゲートウェ
   イが再び動作を行う前に、前記対向局に対して１回以上
   の前記共通鍵の更新処理を行い、前記シーケンス番号を
   リセットするリセット工程とを含むことを特徴とする暗
   号化通信方法。
5. 【請求項５】 前記対向局認識工程は、前記対向局の多
   重化機能の有無を検出する工程を含むことを特徴とする
   請求項４記載の暗号化通信方法。
6. 【請求項６】 前記切り替え前に動作をしていたセキュ
   リティゲートウェイが動作を再開する前に、それまで通
   信を行っていたセキュリティゲートウェイから当該時点
   における共通鍵に関する情報を収集する収集工程と、 前記切り替え後に１回以上共通鍵の更新が行われている
   かどうかを検査する更新検査工程とを含み、 前記検査の結果、前記共通鍵の更新が行われていなかっ
   た場合は、前記切り替え前に動作をしていたセキュリテ
   ィゲートウェイの動作を再開しない一方、前記共通鍵の
   更新が行われていた場合は、それまで通信を行っていた
   セキュリティゲートウェイから前記共通鍵に関する情報
   を取得した後前記切り替え前に動作をしていたセキュリ
   ティゲートウェイの動作を再開することを特徴とする請
   求項４又は請求項５記載の暗号化通信方法。