JP2004056593A - Radio communication system - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルデータ通信を行うことが可能な、無線通信システムに関するものである。
【0002】
特に、1つ以上の伝送速度で通信を行う機能を有する無線通信装置で構成される無線通信システムにおけるセキュリティに関するものである。
【0003】
【従来の技術】
デジタルデータ通信を行うことが可能な無線通信システムとして無線LANがあった。
【0004】
無線LANでは中継機(アクセスポイント)を介して複数の無線通信装置がデジタルデータ通信を行うインフラストラクチャモードと、アクセスポイントを使用せずに無線通信装置が1対1でデジタルデータ通信を行うアドホックモードがある。
【0005】
以下では無線LANによりデジタルデータ通信が可能な無線通信装置をステーションと呼ぶ。
【0006】
また、デジタルデータを送信するステーションをマスタステーション、デジタルデータを受信するステーションをスレーブステーションと呼ぶことにする。
【0007】
マスタステーションはスレーブステーションにデジタルデータを送信する前にスレーブステーションに発信要求信号(RTS)を送信する。
【0008】
スレーブステーションはマスタステーションから自分宛てのRTSを受け取ると、他のステーションと通信中でない場合はマスタステーションに対して送信許可信号(CTS)を送信する。スレーブステーションが送信したCTSをマスタステーションが受け取るとマスタステーションはスレーブステーションに対してデジタルデータの送信を開始する。
【0009】
無線LANでは以上のようなCSMA/CA(衝突回避ありキャリア検出多重アクセス)プロトコルに従って、ステーション間のデータ通信が行われる。
【0010】
ここで図1にインフラストラクチャモードの図を示す。インフラストラクチャモードにおけるネットワークの最小単位は一つのアクセスポイントと複数のステーションで構成される。図1においてアクセスポイントをAP、ステーションをS1、S2、S3、S4とする。
【0011】
無線LANにおけるセキュリティ機能としてネットワーク−ID、WEPなどがある。ネットワークIDはアクセスポイント、ステーションごとに設定し、同一のネットワークIDを持つステーション同士はそのネットワークIDを持つアクセスポイントを介してデジタルデータ通信が出来る。
【0012】
図1のアクセスポイントとステーションS1、S2、S3は同一のネットワークIDを持つものとすると、ネットワークIDが異なるステーションS4はアクセスポイントに接続できないため、図1の他のステーションとアクセスポイントを介したデジタルデータの送受信が出来ない。
【0013】
WEPはWEPキーと呼ばれる40ビットのコードを利用して送受信するデジタルデータを暗号化する機能である。またデジタルデータの暗号化と解読には同じWEPキーを使用する。
【0014】
異なるWEPキーでは暗号化されたデータを正しく復元することが出来ないので、図1でアクセスポイントとステーションS1、S2、S3に同じWEPキーを設定しておけばS4に同じWEPキーが設定されない限り送受信のデータがS4に知られることはない。
【0015】
現行の無線LANシステムでは上記のネットワークIDやWEPなどによりセキュリティを実現している。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
無線には通信時のデータの盗聴を防ぐというセキュリティ上重要な問題がある。無線LANシステムにおいては先に述べた、ネットワークID、WEPなどによりセキュリティを実現している。しかし、アクセスポイントは自身が一定間隔で発信するビーコンの中でそのアクセスポイントが所属するネットワークのネットワークIDをブロードキャストしている。またWEPに関してはWEPキーを解析するツールが存在する為、これらによるセキュリティは万能ではない。
【0017】
無線LANにおいてセキュリティを強化することは大きな課題である。
【0018】
【課題を解決するための手段】
本発明は、デジタルデータ通信を行うことが可能な無線通信システムにおいて、通信時に盗聴される可能性を下げることにより、セキュリティを強化する手法である。
【0019】
マスタステーションはデジタルデータ送信時に送信電力レベルを動的に調節することでスレーブステーションがデジタルデータを受信できる範囲を限定する。
【0020】
データパケットを受信できる範囲を限定することで、盗聴される可能性を下げ、セキュリティを高める。
【0021】
【発明の実施の形態】
図2は本発明により盗聴の可能性を低くすることを考えた、無線LANシステムのステーションと盗聴者の位置関係を示している。
【0022】
1.aはマスタステーションで、1.bはスレーブステーションである。
【0023】
また、1.cは1.aと1.b間の通信を盗聴しようとしている無線通信端末である。
【0024】
マスタステーション1.aと盗聴端末1.c間の距離Aは、マスタステーション1.aとスレーブステーション1.b間の距離Bよりも長い。
【0025】
マスタステーション1.aの構成は実施例1の場合は図4、実施例2の場合は図8に示す。
【0026】
【実施例1】
実施例1の様子を図3に示す。
【0027】
図3の2.aは請求項1、請求項2を満たすマスタステーションである。
【0028】
2.bはスレーブステーションである。
【0029】
2.cは2.aと2.bのデジタルデータ通信を盗聴しようとしている無線通信装置である。
【0030】
円2.1はマスタステーション2.aのRTSが届く限界である。
【0031】
円2.2は本発明を適応したマスタステーション2.aがスレーブステーション2.bに送信した送信データパケットが届く限界である。
【0032】
図4は本発明を実施した図3の無線LANシステムにおけるマスタステーション2.aのブロック図である。
【0033】
B301はデジタルデータを無線で送受信する無線部であり、デジタルデータ送信部とデジタルデータ受信部、アンテナからなる。
【0034】
B302は受信信号電力レベル計測部で図2のスレーブステーション2.bから受信したCTSの信号電力レベルを計測する(請求項1)。
【0035】
B303は送信信号電力算出部であり、上記B302の計測値を基にスレーブステーション2.bがマスタステーション2.aが送出するデジタルデータを受信可能な信号電力レベルのうち最低の信号電力レベルでデジタルデータを受信するように、データパケット送信信号電力レベルを算出する。そして算出したデータパケット送信信号電力レベルでデータパケットを送信する(請求項2)。
【0036】
図5にシーケンス、図6にフローチャートを示す。
【0037】
マスタステーションはデータパケット送信の前にRTSを送信し、スレーブステーションはCTSを送信、マスタステーションはそれを受信する(S401、S402、F501、F502)。
【0038】
マスタステーションはCTSを受信すると、CTSの信号電力レベルを測定し(F503)、測定値を基にスレーブステーションがデータ受信可能な信号電力レベルのうち最低の信号電力レベルでデータを受信するように、データパケット送信信号電力レベルを決定(F504)、データパケットを送信する(S403、F505)。
【0039】
なおマスタステーション2.aがデータパケットをスレーブステーション2.bに送信するとき、送信電力レベルを低くする為に、マスタステーション2.aは請求項1記載の複数の伝送速度のうち最低の伝送速度でデータパケットを送信するものとする。
【0040】
従来のマスタステーションはRTSと同じ送信信号電力レベルでデータパケットをスレーブステーションに送信する為、送信データパケットが届く限界は円2.1になり、マスタステーション2.aとスレーブステーション2.b間のデジタルデータ通信は無線通信端末2.cに盗聴されてしまう。
【0041】
しかし、実施例1では上記の操作(F503、F504)によりマスタステーションがスレーブステーション送信する送信データパケットが届く限界は円2.2になり、無線通信端末2.cはマスタステーション2.aとスレーブステーション2.bのデジタルデータ通信を盗聴できない。
【0042】
【実施例2】
実施例2の様子を図7に示す。
【0043】
図7の6.aは請求項1、請求項2、請求項3を満たすマスタステーションである。
【0044】
6.bはスレーブステーションである。
【0045】
6.cは6.aと6.bのデジタルデータ通信を盗聴しようとしている無線通信装置である。
【0046】
マスタステーション6.aは大きい順に伝送速度a、伝送速度b、伝送速度cの3つの伝送速度でデジタルデータ通信が可能であるとする。
【0047】
円6.1はマスタステーション6.aが伝送速度cでスレーブステーションとデジタルデータ通信をした時にデータパケットがスレーブステーションに正しく受信される限界である。
【0048】
円6.2はマスタステーション6.aが伝送速度bでスレーブステーションとデジタルデータ通信をした時にデータパケットがスレーブステーションに正しく受信される限界である。
【0049】
円6.3はマスタステーション6.aが伝送速度cでスレーブステーションとデジタルデータ通信をした時にデータパケットがスレーブステーションに正しく受信される限界である。
【0050】
図8は本発明を実施した図7の無線LANシステムにおけるマスタステーション6.aのブロック図である。
【0051】
B701はデジタルデータを無線で送受信する無線部であり、デジタルデータ送信部とデジタルデータ受信部、アンテナからなる。
【0052】
B702は受信信号電力レベル計測部でスレーブステーション6.bから受信したCTSの信号電力レベルを計測する(請求項1)。
【0053】
B703はデータパケット送信伝送速度決定部であり、データパケット送信時の伝送速度を決定する(請求項3)。
【0054】
B704はデータパケット送信電力レベル算出部であり、上記測定部の測定値と上記伝送速度決定部の伝送速度を基にスレーブステーション6.bがデータパケット受信可能な送信信号電力レベルのうち最低の送信電力レベルを算出する(請求項2)。
【0055】
そして算出したデータパケット送信信号電力レベルでデータパケットを送信する。
【0056】
図9にシーケンス、図10にフローチャートを示す。
【0057】
マスタステーションはデータパケット送信の前にRTSを送信し(S801、F901)、スレーブステーションはCTSを送信(S802)、マスタステーションはそれを受信する(F902)。マスタステーションはCTSを受信すると、CTSの信号電力レベルを測定する(F903)。マスタステーションはデータパケット送信時の伝送速度を、請求項1記載の複数の伝送速度のうち最大のものに決定(F904)。
【0058】
上記F903の測定値、F904の伝送速度を基に、スレーブステーションがデータ受信可能な信号電力レベルのうち最低の信号電力レベルでデータを受信するようにデータパケットの送信電力レベルを設定する(F905)。
【0059】
マスタステーションはスレーブステーションとの間で、データパケット送信時の伝送速度について以下のようにネゴシエーションする(S803)。
【0060】
まず、マスタステーションはスレーブステーションにデータパケット送信時の伝送速度と送信信号電力を通知する(F906)。
【0061】
通知を受けたスレーブステーションは、通知された上記伝送速度と送信信号電力で送信された場合、データを受信可能か否かを判断し、マスタステーションに通知する(F907)。
【0062】
マスタステーションはスレーブステーションからの上記の通知が「受信可能」であればデータパケットを送信する(F909、S804)。
【0063】
スレーブステーションからの上記通知が「不可能」であれば、マスタステーションはデータパケット送信電力レベルを段階的に(請求項1記載)ひとつ上げ(F910)、データパケット送信電力レベルが最大値でなければ、F905からF908までの処理を繰り返す。
【0064】
データパケット送信電力レベルが最大値であれば、データパケット送信時の伝送速度を一つ小さい値に変更し(F912)、F905からF908までの処理を繰り返す。
【0065】
そしてF908でスレーブステーションからの上記の通知が「受信可能」であれば
データパケットを送信する(F909、S804)。
【0066】
以上の操作によりマスタステーションはスレーブステーションに対して、出来るだけ速い伝送速度かつ出来るだけ小さな送信電力レベルでデジタルデータを送信することが出来、盗聴されるの可能性を下げることが出来る。
【0067】
【発明の効果】
本発明は、デジタルデータ通信を行うことが可能な、無線通信システムにおいて送信するデータパケットの電力レベルを動的に調整することにより、盗聴される可能性を下げ、無線通信システムのセキュリティを高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】無線LANのインフラストラクチャモードの図である。
【図2】本発明により盗聴の可能性を低くすることを考えた、無線LANシステムのステーションと盗聴者の位置関係である。
【図3】実施例1の図である。
【図4】実施例1の無線通信装置のブロック図である。
【図5】実施例1のシーケンスである。
【図6】実施例1のフローチャートである。
【図7】実施例2の図である。
【図8】実施例2の無線通信装置のブロック図である。
【図9】実施例2のシーケンスである。
【図10】実施例2のフローチャートである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless communication system capable of performing digital data communication.
[0002]
In particular, the present invention relates to security in a wireless communication system including a wireless communication device having a function of performing communication at one or more transmission speeds.
[0003]
[Prior art]
There has been a wireless LAN as a wireless communication system capable of performing digital data communication.
[0004]
In a wireless LAN, an infrastructure mode in which a plurality of wireless communication devices perform digital data communication via a repeater (access point) and an ad hoc mode in which wireless communication devices perform one-to-one digital data communication without using an access point There is.
[0005]
Hereinafter, a wireless communication device capable of performing digital data communication by a wireless LAN is referred to as a station.
[0006]
A station that transmits digital data is called a master station, and a station that receives digital data is called a slave station.
[0007]
The master station transmits a transmission request signal (RTS) to the slave station before transmitting digital data to the slave station.
[0008]
When receiving the RTS addressed to itself from the master station, the slave station transmits a transmission permission signal (CTS) to the master station when not communicating with another station. When the master station receives the CTS transmitted by the slave station, the master station starts transmitting digital data to the slave station.
[0009]
In a wireless LAN, data communication between stations is performed according to the CSMA / CA (carrier detection multiple access with collision avoidance) protocol as described above.
[0010]
FIG. 1 shows a diagram of the infrastructure mode. The minimum unit of the network in the infrastructure mode includes one access point and a plurality of stations. In FIG. 1, an access point is an AP, and stations are S1, S2, S3, and S4.
[0011]
As security functions in a wireless LAN, there are network-ID, WEP, and the like. A network ID is set for each access point and each station, and stations having the same network ID can perform digital data communication via the access point having the network ID.
[0012]
Assuming that the access point and the stations S1, S2, and S3 in FIG. 1 have the same network ID, the station S4 having a different network ID cannot connect to the access point. Cannot send or receive data.
[0013]
WEP is a function of encrypting digital data transmitted and received using a 40-bit code called a WEP key. The same WEP key is used for encrypting and decrypting digital data.
[0014]
Since encrypted data cannot be correctly restored with a different WEP key, if the same WEP key is set in the access point and the stations S1, S2, and S3 in FIG. 1, unless the same WEP key is set in S4. The transmitted / received data is not known to S4.
[0015]
In the current wireless LAN system, security is realized by the above network ID, WEP, and the like.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
Wireless has an important security problem of preventing eavesdropping of data during communication. In the wireless LAN system, security is realized by the network ID, WEP, and the like described above. However, the access point broadcasts the network ID of the network to which the access point belongs in a beacon transmitted by the access point at regular intervals. Further, regarding WEP, since there is a tool for analyzing a WEP key, the security by these is not universal.
[0017]
Enhancing security in wireless LANs is a major challenge.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a technique for enhancing security in a wireless communication system capable of performing digital data communication by reducing the possibility of eavesdropping during communication.
[0019]
The master station dynamically adjusts the transmission power level when transmitting digital data, thereby limiting the range in which the slave station can receive digital data.
[0020]
Limiting the range in which data packets can be received reduces the possibility of eavesdropping and increases security.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 shows a positional relationship between a station of a wireless LAN system and an eavesdropper in consideration of reducing the possibility of eavesdropping according to the present invention.
[0022]
1. a is a master station; b is a slave station.
[0023]
Also, 1. c is 1. a and 1. The wireless communication terminal is trying to eavesdrop on the communication between b.
[0024]
Master station 1. a and eavesdropping terminal The distance A between the master stations 1.c a and slave station It is longer than the distance B between b.
[0025]
Master station 1. The configuration of “a” is shown in FIG. 4 for the first embodiment, and FIG. 8 for the second embodiment.
[0026]
Embodiment 1
FIG. 3 shows the state of the first embodiment.
[0027]
3 in FIG. a is a master station that satisfies the first and second aspects.
[0028]
2. b is a slave station.
[0029]
2. c is 2. a and 2. b is a wireless communication device that is trying to eavesdrop on the digital data communication.
[0030]
Circle 2.1 is the
[0031]
The circle 2.2 is a master station to which the present invention is applied. a is a slave station b is the limit at which the transmission data packet transmitted to b reaches.
[0032]
FIG. 4 shows a
[0033]
A wireless unit B301 wirelessly transmits and receives digital data, and includes a digital data transmitting unit, a digital data receiving unit, and an antenna.
[0034]
B302 is a received signal power level measuring unit. The signal power level of the CTS received from b is measured (claim 1).
[0035]
Reference numeral B303 denotes a transmission signal power calculation unit, which calculates the
[0036]
FIG. 5 shows a sequence, and FIG. 6 shows a flowchart.
[0037]
The master station transmits RTS before transmitting a data packet, the slave station transmits CTS, and the master station receives it (S401, S402, F501, F502).
[0038]
Upon receiving the CTS, the master station measures the signal power level of the CTS (F503), and based on the measured value, receives data at the lowest signal power level among the signal power levels at which the slave station can receive data. The power level of the data packet transmission signal is determined (F504), and the data packet is transmitted (S403, F505).
[0039]
[0040]
Since the conventional master station transmits a data packet to the slave station at the same transmission signal power level as that of the RTS, the transmission data packet reaches a limit of 2.1 yen, and the
[0041]
However, in the first embodiment, the transmission data packet transmitted from the master station to the slave station by the above operation (F503, F504) reaches a circle 2.2, and the
[0042]
FIG. 7 shows the state of the second embodiment.
[0043]
FIG. “a” is a master station that satisfies
[0044]
6. b is a slave station.
[0045]
6. c is 6. a and 6. b is a wireless communication device that is trying to eavesdrop on the digital data communication.
[0046]
Master station 6. It is assumed that digital data communication can be performed at three transmission speeds, a, a transmission speed b, a transmission speed b, and a transmission speed c, in descending order.
[0047]
Circle 6.1 is the master station 6. This is the limit at which data packets can be correctly received by the slave station when a is in digital data communication with the slave station at transmission rate c.
[0048]
Circle 6.2 is the master station 6. This is the limit at which a data packet can be correctly received by the slave station when a performs digital data communication with the slave station at the transmission rate b.
[0049]
Circle 6.3 is the master station 6. This is the limit at which data packets can be correctly received by the slave station when a is in digital data communication with the slave station at transmission rate c.
[0050]
FIG. 8 shows a master station in the wireless LAN system of FIG. It is a block diagram of a.
[0051]
A wireless unit B701 wirelessly transmits and receives digital data, and includes a digital data transmitting unit, a digital data receiving unit, and an antenna.
[0052]
B702 is a received signal power level measuring unit. The signal power level of the CTS received from b is measured (claim 1).
[0053]
B703 is a data packet transmission transmission rate determination unit, which determines the transmission rate at the time of data packet transmission (claim 3).
[0054]
Reference numeral B704 denotes a data packet transmission power level calculation unit, which is a slave station based on the measured value of the measurement unit and the transmission speed of the transmission speed determination unit. b calculates the lowest transmission power level among the transmission signal power levels at which data packets can be received (claim 2).
[0055]
Then, the data packet is transmitted at the calculated data packet transmission signal power level.
[0056]
FIG. 9 shows a sequence, and FIG. 10 shows a flowchart.
[0057]
The master station transmits RTS before transmitting the data packet (S801, F901), the slave station transmits CTS (S802), and the master station receives it (F902). Upon receiving the CTS, the master station measures the signal power level of the CTS (F903). The master station determines the transmission rate at the time of data packet transmission to be the maximum among the plurality of transmission rates according to claim 1 (F904).
[0058]
Based on the measured value of F903 and the transmission speed of F904, the transmission power level of the data packet is set so that the slave station receives data at the lowest signal power level among the signal power levels at which data can be received (F905). .
[0059]
The master station negotiates with the slave station the transmission speed at the time of data packet transmission as follows (S803).
[0060]
First, the master station notifies the slave station of the transmission speed and transmission signal power at the time of data packet transmission (F906).
[0061]
When the notified slave station is transmitted at the notified transmission speed and transmission signal power, the slave station determines whether data can be received and notifies the master station (F907).
[0062]
If the above notification from the slave station is “receivable”, the master station transmits a data packet (F909, S804).
[0063]
If the notification from the slave station is "impossible", the master station raises the data packet transmission power level by one step (described in claim 1) (F910). If the data packet transmission power level is not the maximum value, , F905 to F908 are repeated.
[0064]
If the data packet transmission power level is at the maximum value, the transmission speed at the time of data packet transmission is changed to a smaller value (F912), and the processing from F905 to F908 is repeated.
[0065]
If the above notification from the slave station is “receivable” in F908, the data packet is transmitted (F909, S804).
[0066]
By the above operation, the master station can transmit digital data to the slave station at a transmission rate as high as possible and at a transmission power level as small as possible, and the possibility of eavesdropping can be reduced.
[0067]
【The invention's effect】
The present invention reduces the possibility of eavesdropping and increases the security of a wireless communication system by dynamically adjusting the power level of a data packet transmitted in a wireless communication system capable of performing digital data communication. Can be done.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram of an infrastructure mode of a wireless LAN.
FIG. 2 is a diagram showing a positional relationship between a station of a wireless LAN system and an eavesdropper in order to reduce the possibility of eavesdropping by the present invention.
FIG. 3 is a diagram of the first embodiment.
FIG. 4 is a block diagram of the wireless communication device according to the first embodiment.
FIG. 5 is a sequence according to the first embodiment.
FIG. 6 is a flowchart of the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram of a second embodiment.
FIG. 8 is a block diagram of a wireless communication device according to a second embodiment.
FIG. 9 is a sequence according to the second embodiment.
FIG. 10 is a flowchart of the second embodiment.
Claims (3)
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